DE3851083T2

DE3851083T2 - Multi-electron beam pattern recorder.

Info

Publication number: DE3851083T2
Application number: DE3851083T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Kaneko; Mamoru Miyawaki; Masahiko Okunuki; Mitsuaki Seki; Isamu Shimoda; Akira Suzuki; Toshihiko Takeda; Takeo Tsukamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1995-01-12
Anticipated expiration: 2008-04-28
Also published as: EP0289278A2; EP0289278B1; US4974736A; DE3851083D1; EP0289278A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgerät, das bei der Herstellung von Halbleiter-Mikroschaltungen verwendbar ist, und insbesondere auf ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach- Elektronenstrahlen, das eine Vielzahl von Elektronenemissionsquellen enthält. Die Erfindung ist auch auf ein Musteraufzeichnungsgerät mit geladenen Teilchen anwendbar, das andere geladene Teilchen als Elektronen benutzt, wie beispielsweise Ionen.This invention relates to an electron beam pattern recording apparatus useful in the manufacture of semiconductor microcircuits, and more particularly to a multiple electron beam pattern recording apparatus including a plurality of electron emission sources. The invention is also applicable to a charged particle pattern recording apparatus using charged particles other than electrons, such as ions.

Bisher wurden Anstrengungen unternommen, ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl zu entwickeln, bei dem eine Vielzahl von Elektronen erzeugenden Quellen vorhanden sind und von diesen Elektronen erzeugenden Quellen emittierte Elektronenflüsse mittels geeigneter, getrennt von den Elektronen erzeugenden Quellen angeordneter Fokussier- und Ablenkvorrichtungen wie gewünscht fokussiert und angelenkt werden, wodurch ein gewünschtes Schaltungsmuster auf einen Halbleiter-Wafer gezeichnet wird.Hitherto, efforts have been made to develop a multiple electron beam pattern recording apparatus in which a plurality of electron generating sources are provided and electron fluxes emitted from these electron generating sources are focused and deflected as desired by means of suitable focusing and deflecting devices arranged separately from the electron generating sources, thereby drawing a desired circuit pattern on a semiconductor wafer.

Herkömmliche Elektronenemissionsquellen nutzen die Emission von Thermoelektronen von einer Glühkathode. Jedoch sind Elektronenemissionsquellen dieser Gattung mit Problemen verbunden, die in einem durch das Heizen bedingten großen Energieverlust, der Notwendigkeit des Vorhandenseins einer Heizvorrichtung, einer durch die Wärmeanwendung bedingten Instabilität, dem Raumbedarf, der leicht zu der Voluminosität und Kompliziertheit des viele Elektronenemissionsquellen enthaltenden Musteraufzeichnungsgeräts führt, usw. bestehen.Conventional electron emission sources use the emission of thermoelectrons from a hot cathode. However, electron emission sources of this type are associated with problems, which include a large energy loss due to heating, the need for a heating device, instability due to the application of heat, space requirements, which easily lead to the bulkiness and complexity of the pattern recording device containing many electron emission sources, etc.

In Anbetracht solcher Nachteile wurden Untersuchungen gemacht, um eine Elektronenemissionsquelle zu entwickeln, die nicht auf Heizen beruht, sondern Elektronenemission von einer Kaltkathode ausnutzt, und es gab zahlreiche Vorschläge und Berichte. Beispiele für eine solche Elektronenemissionsquelle sind folgende:In view of such drawbacks, research has been made to develop an electron emission source that does not rely on heating but utilizes electron emission from a cold cathode, and there have been numerous proposals and reports. Examples of such an electron emission source are as follows:

(1) Ein Elektronen emittierendes Element der Gattung, bei der eine Sperr-Vorspannung an einen p-n- Übergang angelegt wird, um einen Lawinendurchbruch zu bewirken, wodurch Elektronen aus dem Element emittiert werden. Ein Elektronen emittierendes Element dieser Gattung ist in der US-Patentschrift Nr. US-A-4 259 678 und in der japanischen offengelegten Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. Sho JP-A-54-111 272 offenbart.(1) An electron-emitting element of the type in which a reverse bias voltage is applied to a p-n junction to cause an avalanche breakdown, thereby emitting electrons from the element. An electron-emitting element of this type is disclosed in U.S. Patent No. US-A-4,259,678 and Japanese Laid-Open Patent Application No. Sho JP-A-54-111272.

(2) Ein MIM-Elektronenemissionselement, bei dem eine geschichtete Anordnung aus Metall-Isolator-Metall vorhanden ist und eine elektrische Spannung zwischen zwei Metallschichten angelegt wird, wodurch Elektronen, die aufgrund des Tunneleffekts durch die isolierende Schicht gelangt sind, von der Metallschicht aus dem Element heraus emittiert werden.(2) A MIM electron-emitting device in which a layered arrangement of metal-insulator-metal is present and an electric voltage is applied between two metal layers, whereby electrons that have passed through the insulating layer due to the tunnel effect are emitted from the metal layer out of the device.

(3) Ein Oberflächenleitungs-Elektronenemissionselement, bei dem eine elektrische Spannung an einen hochohmigen Dünnfilm in einer Richtung senkrecht zur Filmrichtung angelegt wird, wodurch Elektronen von der Oberfläche des Dünnfilms aus dem Element heraus emittiert werden.(3) A surface conduction electron emission element in which an electric voltage is applied to a high-resistance thin film in a direction perpendicular to the film direction, causing electrons to be emitted from the surface of the thin film out of the element.

(4) Ein Feldeffekt(FE)-Elektronenemissionselement, bei dem eine elektrische Spannung an ein metallenes Bauelement angelegt wird, dessen Form leicht eine Konzentration des elektrischen Feldes bewirkt, wodurch Elektronen von dem metallenen Bauelement aus dem Element heraus emittiert werden.(4) A field effect (FE) electron emission element in which an electrical voltage is applied to a metallic component whose shape easily causes a concentration of the electric field, causing electrons to be emitted from the metal component out of the element.

Es wurde daran gedacht, in ein Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgerät als geladene Teilchen erzeugende Quellenvorrichtung eine Vielzahl von Elektronen emittierenden Elementen der Gattung einzubauen, bei der die Emission von Elektronen von einer Kaltkathode wie im vorangehenden beschrieben genutzt wird. Genauer gesagt, kann bei einem solchen Gerät die Emission von Elektronen von den Elektronen erzeugenden Quellen selektiv gesteuert werden, so daß die Elektronen entsprechend dem Muster wie gewünscht emittiert werden, wobei die emittierten Elektronen auf der Oberfläche eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Wafers, auftreffen, wodurch ein gewünschtes Schaltungsmuster auf dem Werkstück gezeichnet werden kann, indem es dem Elektronenstrahl ausgesetzt wird. Da die Elektronen erzeugende Quellenvorrichtung des vorstehend beschriebenen Typs kompakt gemacht werden kann, wird der Gebrauch vieler Elektronen erzeugender Quellenvorrichtungen in einem Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl, wie im vorangehenden beschrieben, zur Reduzierung der Größe des Geräts wirksam sein.It has been thought of incorporating, as a charged particle generating source device, a plurality of electron-emitting elements of the type utilizing the emission of electrons from a cold cathode as described above in an electron beam pattern recording apparatus. More specifically, in such an apparatus, the emission of electrons from the electron generating sources can be selectively controlled so that the electrons are emitted according to the pattern as desired, and the emitted electrons impinge on the surface of a workpiece such as a wafer, whereby a desired circuit pattern can be drawn on the workpiece by exposing it to the electron beam. Since the electron generating source device of the type described above can be made compact, the use of many electron generating source devices in a multi-electron beam pattern recording apparatus as described above will be effective in reducing the size of the apparatus.

Es wird auf Patent Abstracts of Japan, Bd. 7, Nr. 36 (E-158)[1181] und JP-A-57 187 849 verwiesen, die eine Elektronenkanone offenbart, die Elektronenstrahlprofile beliebiger Gestalt bilden kann, indem viele Elektronenquellen bereitgestellt werden, die das Ausmaß der Elektronenemission individuell einstellen können, und indem Elektronen von beliebigen der vielen angeordneten Elektronenquellen emittiert werden.Reference is made to Patent Abstracts of Japan, Vol. 7, No. 36 (E-158)[1181] and JP-A-57 187 849, which discloses an electron gun capable of forming electron beam profiles of arbitrary shape by providing many electron sources capable of individually adjusting the amount of electron emission and by emitting electrons from any of the many arranged electron sources.

Es wird auch auf die EP-A-0 213 664 verwiesen, die einen Elektronenstrahl-Mustergenerator offenbart, bei dem von einem Fächer von Strahlen Gebrauch gemacht wird, bei dem der Abstand der einzelnen Strahlen zueinander groß genug ist, um wechselseitige Bahnversetzungseffekte zu minimieren. Durch Formen des Strahls mit einer Ansammlung von Festkörper-Feldemittern läßt sich eine sehr schnelle Steuerung verwirklichen.Reference is also made to EP-A-0 213 664 which discloses an electron beam pattern generator using a fan of beams in which the spacing of the individual beams is sufficiently large to minimize mutual orbital displacement effects. By shaping the beam with an array of solid state field emitters, very fast control can be achieved.

Üblicherweise sollte bei herkömmlichen Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgeräten eine zusätzliche Lichtquelle verwendet werden, um eine Ausführung des Ausrichtens zu erlauben, was zu Voluminosität und Kompliziertheit des Gerätes führt. Ferner ist es, um einer Änderung der Größe der Chips auf einem Wafer Rechnung zu tragen, nötig, einen oder mehrere Ausrichtungsmarken-Detektoren zu versetzen. Die Versetzung der Detektoren verursacht das Problem, daß winzige Fremdteilchen erzeugt werden.Usually, in conventional electron beam pattern recording devices, an additional light source should be used to allow alignment to be carried out, which leads to bulkiness and complexity of the device. Furthermore, in order to accommodate a change in the size of chips on a wafer, it is necessary to displace one or more alignment mark detectors. Displacement of the detectors causes the problem that minute foreign particles are generated.

Die Ausrichtungsgenauigkeit kann durch gleichzeitige Erfassung mehrerer Ausrichtungsmarken verbessert werden. Jedoch ist es, um dies zu ermöglichen, notwendig, mehrere den zu erfassenden Ausrichtungsmarken entsprechende Detektoren und eine Vielzahl von Signalverarbeitungsschaltungen zu verwenden, so daß Signale der Marken unterscheidbar erfaßt werden können und jeweilige Markenpositionen genau erfaßt werden können. Dies erhöht den Raumbedarf des Gerätes und macht es kompliziert.The alignment accuracy can be improved by simultaneously detecting a plurality of alignment marks. However, to make this possible, it is necessary to use a plurality of detectors corresponding to the alignment marks to be detected and a plurality of signal processing circuits so that signals of the marks can be discriminably detected and respective mark positions can be accurately detected. This increases the space requirement of the device and makes it complicated.

Üblicherweise wird ein Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät als ganzes in einer Vakuumumgebung angeordnet, um die Effektivität der Erzeugung von Elektronenstrahlen zu verbessern und/oder eine Abschwächung der emittierten Elektronenstrahlen zu verhindern. Jedoch erfordert dies einen Gesamtaufbau, der viel Platz benötigt.Typically, an electron beam pattern recording apparatus is placed as a whole in a vacuum environment to improve the efficiency of generating electron beams and/or to prevent attenuation of the emitted electron beams. However, this requires an overall structure that requires a lot of space.

Ein anderes Problem besteht darin, daß es in einem Fall, in dem eine Formänderung eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Wafers, aufgrund von Wärmeeinwirkung oder anderen Einflüssen auftritt, die im Zuge von Behandlungen, wie beispielsweise einer Wärmebehandlung oder anderen, daraufausgeübt werden, sehr schwierig ist, ein Schaltungsmuster innerhalb eines vorbestimmten Musteraufzeichnungsbereiches (z. B. einer Chip-Region) in genauer Übereinstimmung mit den Musterdaten, die voreingestellt sind, zu zeichnen.Another problem is that in a case where a shape change of a workpiece such as a wafer occurs due to heat or other influences applied thereto in the course of treatments such as heat treatment or others, it is very difficult to draw a circuit pattern within a predetermined pattern recording area (e.g., a chip region) in precise accordance with the pattern data that is preset.

Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl zu schaffen, durch das mindestens eines der im vorangehenden beschriebenen Probleme gelöst werden kann.Accordingly, it is an object of the invention to provide a multiple electron beam pattern recording apparatus by which at least one of the problems described above can be solved.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl zu schaffen, das einen einfachen und kompakten Aufbau hat, und dennoch in der Lage ist, für die Herstellung von Halbleiter-Chips verschiedener Größen eine Hochpräzisions-Verarbeitung (Exposition) zu erreichen.It is another object of the invention to provide a multi-electron beam pattern recording apparatus which has a simple and compact structure, yet is capable of achieving high-precision processing (exposure) for the manufacture of semiconductor chips of various sizes.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl zu schaffen, das in der Lage ist, eine Formänderung eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Wafers, zu erfassen, und das ebenso in der Lage ist, ein gewünschtes Schaltungsmuster ungeachtet der Formänderung des Werkstückes genau innerhalb des Bereichs eines jeden Halbleiter-Chips zu zeichnen.It is a further object of the invention to provide a multi-electron beam pattern recording apparatus capable of detecting a shape change of a workpiece such as a wafer, and also capable of accurately drawing a desired circuit pattern within the area of each semiconductor chip regardless of the shape change of the workpiece.

Erfindungsgemäß ist ein Gerät mit einem Strahl aus geladenen Teilchen gemäß dem ersten Teil von Patentanspruch 1 durch die Merkmale, wie sie in dem zweiten Teil von Patentanspruch 1 beschrieben sind, charakterisiert. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung wurden in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.According to the invention, a charged particle beam device according to the first part of claim 1 is characterized by the features as described in the second part of claim 1. Further embodiments of the invention have been described in the dependent claims.

Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung offensichtlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erfolgt.The objects, features and advantages of the invention will become more apparent upon consideration of the following description of the preferred embodiments of the invention taken in conjunction with the accompanying drawings.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahlgeräts, wobei das Elektronenstrahlgerät für die Exposition eines Halbleiter-Wafers verwendet wird.Fig. 1 is a schematic view of an electron beam apparatus according to a first embodiment of the invention, the electron beam apparatus being used for exposing a semiconductor wafer.

Fig. 2A bis 2C zeigen ein Beispiel für einen Elektronenstrahl-Kopf, der bei dem Elektronenstrahlgerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 verwendbar ist, wobei Fig. 2A eine Untersicht ist, Fig. 2B ein Schnitt entlang einer Linie B-B in Fig. 2A ist und Fig. 2C ein Schnitt entlang einer Linie C-C in Fig. 2A ist.Figs. 2A to 2C show an example of an electron beam head usable in the electron beam device of the embodiment of Fig. 1, in which Fig. 2A is a bottom view, Fig. 2B is a section taken along a line B-B in Fig. 2A, and Fig. 2C is a section taken along a line C-C in Fig. 2A.

Fig. 3 und 4 sind Schnitte von Bruchstücken, die jeweils andere Formen von bei dem Elektronenstrahlgerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 verwendbaren Elektronenstrahl-Köpfen schematisch zeigen.Figs. 3 and 4 are fragmentary sectional views schematically showing other forms of electron beam heads usable in the electron beam device of the embodiment of Fig. 1.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahlgeräts.Fig. 5 is a schematic view of an electron beam device according to a second embodiment of the invention.

Fig. 6A bis 6D sind jeweils schematische Ansichten, die jeweils ein drittes, viertes, fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen.Figs. 6A to 6D are schematic views showing third, fourth, fifth and sixth embodiments of the invention, respectively.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des selektiven Gebrauchs von Elektronenstrahlen-Quellen in einem Fall, in dem ein Elektronenstrahl-Kopf des Typs, wie er beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 angewendet wird, verwendet wird.Fig. 7 is a schematic diagram for explaining the selective use of electron beam sources in a case where an electron beam head of the type as used in the embodiment of Fig. 1, for example, is used.

Fig. 8 und 9 zeigen ein einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechendes Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgerät, wobei Fig. 8 eine Ansicht von oben und Fig. 9 eine Seitenansicht ist und beide die die Position betreffende Beziehung mehrerer Elektronenquellen zu einem Wafer zeigen.Figs. 8 and 9 show an electron beam pattern recording apparatus according to a seventh embodiment of the invention, wherein Fig. 8 is a top view and Fig. 9 is a side view, both showing the positional relationship of a plurality of electron sources to a wafer.

Fig. 10A und 10B sind jeweils schematische Ansichten, die jeweils Beispiele für Muster zeigen, die unter Verwendung von in Fig. 11 und 12 gezeigten Elektronenquellen- Vorrichtungen auf einen Wafer aufgezeichnet werden können.Figs. 10A and 10B are schematic views each showing examples of patterns that can be recorded on a wafer using electron source devices shown in Figs. 11 and 12.

Fig. 11 ist eine schematische Ansicht, die eine abgewandelte Form eines bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 verwendbaren Elektronenstrahl-Kopfes, die Anordnung und Konfiguration der Elektronen emittierenden Teile desselben und die Art des Musterzeichnens bei Verwendung des Elektronenstrahl-Kopfes zeigt.Fig. 11 is a schematic view showing a modified form of an electron beam head usable in the embodiment of Fig. 8, the arrangement and configuration of the electron emitting parts thereof, and the manner of pattern drawing using the electron beam head.

Fig. 12 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere Form eines bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 verwendbaren Elektronenstrahl-Kopfes zeigt und der Erläuterung der Art und Weise des Musterzeichnens bei Verwendung des Elektronenstrahl-Kopfes dient.Fig. 12 is a schematic view showing another form of electron beam head usable in the embodiment of Fig. 8, and for explaining the manner of pattern drawing using the electron beam head.

Fig. 13 ist eine schematische Ansicht von oben, die der Erläuterung der Art und Weise des Überwachens der Neigung einer Anordnung von Elektronenquellen in Bezug auf einen Wafer in einem einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät dient.Fig. 13 is a schematic top view useful for explaining the manner of monitoring the inclination of an array of electron sources with respect to a wafer in an electron beam pattern recording apparatus according to another embodiment of the invention.

Fig. 14A bis 14D sind jeweils schematische Ansichten, die der Erläuterung des Prinzips der Korrektur des Musterzeichnens bei dem Gerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 8 dienen.Figs. 14A to 14D are schematic views for explaining the principle of correcting pattern drawing in the apparatus of the embodiment of Fig. 8.

In Fig. 1 ist ein einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechendes Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl schematisch gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf einen Fall angewendet, in dem von mehreren Elektronenquellen emittierte Elektronenstrahlen so abgelenkt und rasterförmig geführt werden, daß gewünschte Schaltungsmuster jeweils auf verschiedene Chips gezeichnet werden.In Fig. 1, a multi-electron beam pattern recording apparatus according to a first embodiment of the invention is schematically shown. In this embodiment, the invention is applied to a case in which electron beams emitted from a plurality of electron sources are deflected and guided in a raster pattern so that desired circuit patterns are drawn on different chips, respectively.

In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen WF einen Wafer, der auf einem (nicht gezeigten) X-Y-R-Tisch gesetzt und aus einem Halbleiter, wie beispielsweise aus Silicium, Gallium oder anderen, gebildet ist. Die Oberseite des Wafers WF ist mit einem geeigneten Resistmaterial beschichtet, das eine Empfindlichkeit gegenüber den Elektronenstrahlen aufweist. Bezugszeichen CP1 bis CPn bezeichnen viele verschiedene Expositionsbereiche, von denen jeder einem Bereich des Wafers entspricht, der als Ergebnis des nach Beendigung des Zeichnens des Musters zu voll ziehenden Zerteilens in Würfel zu einem Chip ausgebildet wird. Bezugszeichen M1 bis M8 bezeichnen jeweils Vor-Ausrichtungsmarken oder Feinausrichtungsmarken, die auf dem Wafer WF gebildet sind. Ein Elektronenstrahlen erzeugender Kopf MB ist auf einem Tisch MS angebracht und wird von diesem gehalten. Die Ausrichtungsmarken M1 bis M8 werden während des ersten Musteraufzeichnungsvorgangs unter Verwendung der von dem Elektronenstrahl-Kopf MB zugeführten Elektronenstrahlen auf dem Wafer gebildet. Der Tisch MS ist mit Stellgliedern, wie beispielsweise piezoelektrischen Vorrichtungen Px, Py und PR versehen, so daß er um einen sehr kleinen Betrag in jeder der Richtungen X, Y und R (Rotation) verschiebbar ist. Die piezoelektrischen Vorrichtungen Px, Py und PR können zum Ausrichten des Elektronenstrahl-Kopfes mit dem Wafer WF verwendet werden.In Fig. 1, a reference character WF denotes a wafer set on an XYR table (not shown) and formed of a semiconductor such as silicon, gallium or others. The top surface of the wafer WF is coated with a suitable resist material having sensitivity to the electron beams. Reference characters CP1 to CPn denote many different exposure areas, each of which corresponds to an area of the wafer to be formed into a chip as a result of dicing to be performed after completion of drawing the pattern. Reference characters M1 to M8 denote pre-alignment marks or fine alignment marks formed on the wafer WF, respectively. An electron beam generating head MB is mounted on and supported by a table MS. The alignment marks M1 to M8 are aligned during the first pattern recording operation using the The table MS is provided with actuators such as piezoelectric devices Px, Py and PR so that it can be displaced by a very small amount in each of the directions X, Y and R (rotation). The piezoelectric devices Px, Py and PR can be used to align the electron beam head with the wafer WF.

Ferner ist der Elektronenstrahl-Kopf MB mit einer Vielzahl von Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES0 bis ES15 versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle eine solche Quelle, die einen Aufbau und eine Funktion hat, wie sie später unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben werden sollen. Alternativ dazu kann jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle ein Elektronen emittierendes Element der Gattung umfassen, bei der, wie beschrieben, eine Kaltkathode zur Emission von Elektronen verwendet wird.Further, the electron beam head MB is provided with a plurality of electron beam generating sources ES0 to ES15. In this embodiment, each electron beam generating source comprises a source having a structure and function as will be described later with reference to Fig. 2. Alternatively, each electron beam generating source may comprise an electron emitting element of the type using a cold cathode to emit electrons as described.

Die Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES0 und ES15 sind dazu vorgesehen, ausschließlich zum Ausrichten verwendet zu werden. Die Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES1 bis ES14 sind dazu vorgesehen, ausschließlich zur Exposition verwendet zu werden, oder sie können alternativ dazu auch zum Zweck des Ausrichtens verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die der Exposition dienenden Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES1 bis ES14 paarweise genutzt, wobei jedes Paar das Aufzeichnen des Musters im Hinblick auf jeden der Chips in einer sich in X-Richtung erstreckenden Reihe vornimmt. Beispielsweise wird die obere Hälfte CP1U des Chips (Expositionsbereich) CP1 dem Zeichnen des Musters mittels der Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle ES1 unterzogen, während die untere Hälfte CP1L dem Zeichnen des Musters mittels der Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle ES2 unterzogen wird. Genauso wird im Hinblick auf die Expositionsbereiche CP2 bis CP5 jede obere Hälfte unter Verwendung der Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle ES1 dem Zeichnen des Musters unterzogen, während jede untere Hälfte dem Zeichnen des Musters unter Verwendung der Elektronen erzeugenden Quelle ES2 unterzogen wird. Jede der Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES0 bis ES15 ist mit Ablenkelektroden X1, X2, Y1 und Y2 versehen, die dem Ablenken der emittierten Elektronenstrahlen in X- und Y-Richtung dienen. Ferner sind Sensoren vorhanden, die mit S1 bis S9 bezeichnet sind. Diese Sensoren können eine Empfindlichkeit gegenüber Licht oder gegenüber Elektronen aufweisen.The electron beam generating sources ES0 and ES15 are intended to be used exclusively for alignment. The electron beam generating sources ES1 to ES14 are intended to be used exclusively for exposure, or they may alternatively be used for alignment. In this embodiment, the exposure electron beam generating sources ES1 to ES14 are used in pairs, each pair performing pattern drawing with respect to each of the chips in a row extending in the X direction. For example, the upper half CP1U of the chip (exposure area) CP1 is subjected to pattern drawing by the electron beam generating source ES1, while the lower half CP1L is subjected to pattern drawing. of the pattern by means of the electron beam generating source ES2. Similarly, with respect to the exposure regions CP2 to CP5, each upper half is subjected to drawing of the pattern using the electron beam generating source ES1, while each lower half is subjected to drawing of the pattern using the electron beam generating source ES2. Each of the electron beam generating sources ES0 to ES15 is provided with deflection electrodes X1, X2, Y1 and Y2 which serve to deflect the emitted electron beams in the X and Y directions. Furthermore, sensors designated S1 to S9 are provided. These sensors may have a sensitivity to light or to electrons.

Eine Tastatur KB, eine Anzeige DP und eine Steuervorrichtung CAD sind zum Entwerfen eines Schaltungsmusters für einen Chip verwendbar, und die diesbezüglichen Informationen werden einem Ein-Chip- Mustergenerator PG zugeführt. Der Mustergenerator PG wirkt im Ansprechen darauf so, daß die Informationen zum Zeichnen des Ein-Chip-Musters in eine Vielzahl von Informationssegmenten zum Zeichnen des Musters unterteilt werden, von denen sich ein jedes auf einen Teil eines Chips (beispielsweise die obere Hälfte oder die untere Hälfte desselben) bezieht, und die durch die Teilung entstandenen Informationssegmente zum Zeichnen des Musters werden Halb-Chip-Speichern MU und ML zugeführt. Diese Speicher MU und ML sind dazu betreibbar, die Informationen zum Zeichnen des Musters jeder der Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES1, ES3 und ES5 bis ES13 (von denen jede das Zeichnen des Musters im Hinblick auf die untere Hälfte eines jeden Chips vornimmt) und jeder der Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES2, ES4 und ES6 bis ES14 (von denen jede das Zeichnen des Musters im Hinblick auf die untere Hälfte eines jeden Chips vornimmt) zur selben Zeit zuzuführen. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Paar von Speichern MU und ein Paar von Speichern ML vorhanden sind. Die paarweisen Speicher können abwechselnd verwendet werden, so daß ein Zeitverlust bei der Datenübertragung vom Mustergenerator PG im wesentlichen vermieden werden kann. Das entworfene Schaltungsmuster ist bei diesem Ausführungsbeispiel in Hälften geteilt. Jedoch kann das Schaltungsmuster in drei oder mehr Teile geteilt werden. Es ist selbstverständlich notwendig, Speicher in einer Anzahl zu verwenden, die der Anzahl der Teile entspricht.A keyboard KB, a display DP and a controller CAD are usable for designing a circuit pattern for a chip, and the information relating thereto is supplied to a one-chip pattern generator PG. The pattern generator PG operates in response to divide the information for drawing the one-chip pattern into a plurality of pattern drawing information segments each relating to a part of a chip (for example, the upper half or the lower half thereof), and the pattern drawing information segments resulting from the division are supplied to half-chip memories MU and ML. These memories MU and ML are operable to store the information for drawing the pattern of each of the electron beam generating sources ES1, ES3 and ES5 to ES13 (each of which performs the drawing of the pattern with respect to the lower half of each chip) and each of the electron beam generating sources ES2, ES4 and ES6 to ES14 (each of which performs the drawing of the pattern with respect to the lower half of each chip) at the same time. Note that there are a pair of memories MU and a pair of memories ML. The paired memories can be used alternately so that a time loss in data transfer from the pattern generator PG can be substantially eliminated. The designed circuit pattern is divided into halves in this embodiment. However, the circuit pattern may be divided into three or more parts. It is of course necessary to use memories in a number corresponding to the number of parts.

Entsprechend den Informationen zum Zeichnen des Musters von den Speichern MU oder ML wirkt jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle mit Hilfe der Ablenkung eines Elektronenstrahlenbündels in Y-Richtung mittels der zugehörigen Elektroden X1 und X2 zum Ablenken in Y- Richtung, um das Zeichnen des Musters im Hinblick auf die Y-Richtung und innerhalb eines Bereichs zu erreichen, der durch das Ablenken des Elektronenstrahlenbündels abgedeckt werden kann. Gleichzeitig werden der Wafer WF und der Kopf MB relativ und kontinuierlich in Y-Richtung bewegt, so daß das Zeichnen des Musters im Hinblick auf alle in jeder Halbregion enthaltenen Bildelemente in Y- Richtung ausgeführt wird. Da die Bewegung in Y-Richtung kontinuierlich ist, tritt jedesmal, wenn das Zeichnen des Musters in der X-Richtung für ein Bildelement in der Y- Richtung ausgeführt wird, eine Verschiebung in Y-Richtung auf. Die Elektroden Y1 und Y2 zum Ablenken in Y-Richtung werden dazu verwendet, dies zu kompensieren. Zusätzlich wird, während der Wafer WF und der Kopf MB relativ und diskontinuierlich in X-Richtung bewegt werden, das Zeichnen des Musters wiederholt ausgeführt, wodurch das Zeichnen des Musters im Hinblick auf Chips in einer sich in Y-Richtung erstreckenden Spalte vollendet wird.According to the pattern drawing information from the memories MU or ML, each electron beam generating source operates by deflecting an electron beam in the Y direction by means of the associated Y-direction deflecting electrodes X1 and X2 to achieve pattern drawing with respect to the Y direction and within a range that can be covered by deflecting the electron beam. At the same time, the wafer WF and the head MB are relatively and continuously moved in the Y direction so that pattern drawing is carried out with respect to all the Y-direction picture elements included in each half region. Since the Y-direction movement is continuous, each time pattern drawing in the X direction is carried out for one Y-direction picture element, a Y-direction shift occurs. The Y-direction deflection electrodes Y1 and Y2 are used to compensate for this. In addition, while the wafer WF and the head MB are relatively and discontinuously moved in the X-direction, the drawing of the pattern is repeatedly carried out, thereby completing the drawing of the pattern with respect to chips in a column extending in the Y-direction.

Die Elektronenstrahlen-Quellen können, wie beschrieben, wirken, um im Hinblick auf die Chips in einer sich in Y- Richtung erstreckenden Spalte des Wafers WF (z. B. die Chips CP6, CP13, CP20, CP27 und CP34) das Zeichnen des Musters im wesentlichen gleichzeitig zu bewirken. Dementsprechend ist eine hohe Geschwindigkeit beim Zeichnen des Musters erreichbar.The electron beam sources may operate as described to cause the drawing of the pattern substantially simultaneously with respect to the chips in a column extending in the Y direction of the wafer WF (e.g., chips CP6, CP13, CP20, CP27, and CP34). Accordingly, a high speed in drawing the pattern is achievable.

Die Ablenkelektroden X1, X2, Y1 und Y2 können sowohl für das Justieren der Achse des Elektronenstrahlenbündels zu Beginn als auch für das Ausrichten des Elektronenstrahlenbündels mit dem Wafer oder dem Chip verwendet werden. Beispielsweise können die Positionen der Ausrichtungsmarken M4 und M5 des Chips CP1 mittels der Sensoren S4 und S5 erfaßt werden und die Ablenkelektroden X1, X2 und Y1 und Y2 von jeder der Elektronenstrahlen- Quellen ES1 und ES2 können auf der Grundlage der erfaßten Positionsinformationen bewegt werden, um die Position der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlenbündel auf dem Wafer zu verändern. Was die Chip-Ausrichtungsmarken angeht, kann ein und dieselbe Marke (beispielsweise eine Marke M6) für zwei Chips (beispielsweise die Chips CP6 und CP13) vorhanden sein.The deflection electrodes X1, X2, Y1 and Y2 can be used for both adjusting the axis of the electron beam initially and aligning the electron beam with the wafer or the chip. For example, the positions of the alignment marks M4 and M5 of the chip CP1 can be detected by means of the sensors S4 and S5, and the deflection electrodes X1, X2 and Y1 and Y2 of each of the electron beam sources ES1 and ES2 can be moved based on the detected position information to change the position of the electron beam irradiation on the wafer. As for the chip alignment marks, one and the same mark (for example, a mark M6) can be provided for two chips (for example, the chips CP6 and CP13).

Was dagegen die Vor-Ausrichtungsmarken angeht, sind Marken vorhanden, wie sie bei M1, M2, M7 und M8 gezeigt sind. Beispielsweise kann die Position der Marke M1 mittels des Sensors S1 erfaßt werden, während die Position der Marke M2 mittels eines weiteren (nicht gezeigten) Sensors erfaßt werden kann. Die anfängliche Positionsjustierung des Kopfes MB kann auf der Grundlage des Resultats der Erfassung mittels der piezoelektrischen Vorrichtungen Px, Py und PR ausgeführt werden. Dann werden die Chip-Ausrichtungsmarke M3, der Sensor S3 und andere dazu verwendet, die Abweichung hinsichtlich der Position zu messen, und auf der Grundlage des Meßergebnisses wird die Position der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlenbündel mittels der Ablenkelektroden X1, X2, Y1 und Y2 korrigiert. Nachdem dies abgeschlossen ist, wird mit dem Aufzeichnen des Musters begonnen. Im Laufe des Vorgangs des Musterzeichnens kann der Vorgang zeitweilig angehalten werden, und das Ausrichten kann unter Verwendung der Marken M7 und M8 erneut vorgenommen werden.On the other hand, as for the pre-alignment marks, there are marks as shown at M1, M2, M7 and M8. For example, the position of the mark M1 can be detected by means of the sensor S1, while the position of the mark M2 can be detected by means of another sensor (not shown). The initial position adjustment of the head MB can be carried out based on the result of detection by means of the piezoelectric devices Px, Py and PR. Then, the chip alignment mark M3, the sensor S3 and others are used to measure the deviation in position, and based on the Based on the measurement result, the position of the electron beam irradiation is corrected using the deflection electrodes X1, X2, Y1 and Y2. After this is completed, the pattern drawing is started. During the pattern drawing process, the process can be temporarily stopped and the alignment can be carried out again using the marks M7 and M8.

Die Abmessungen eines jeden Chips auf einem Wafer können als Folge der Formänderung des Wafers verändert werden, die durch die Temperaturänderung, die Wärmebehandlung des Wafers oder andere Einwirkungen verursacht werden kann. Falls sich die Größe des Chips auf dem Wafer verändert, tritt ein Fehler oder eine Differenz zwischen der tatsächlichen Chipgröße und dem Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsbereich auf, innerhalb dem das Aufzeichnen des Musters gemäß den voreingestellten Musteraufzeichnungsdaten vorgenommen werden sollte. Falls solch ein Fehler oder eine solche Differenz auftritt, ist es nicht möglich, in jedem Chip ein gewünschtes Schaltungsmuster korrekt zu zeichnen. Ein solcher Mißstand läßt sich durch die Erfindung beseitigen. Es kann nämlich jede Veränderung (das Ausmaß der Veränderung) der Größe eines jeden Chips auf dem Wafer, die aus der Formänderung des Wafers resultiert, durch Erfassen der Änderung der Position einer diesem Chip entsprechenden Ausrichtungsmarke in dem Koordinatensystem bestimmt werden. Das heißt, die Sensoren oder Detektoren zum Erfassen der Ausrichtungsmarken werden, hinsichtlich ihrer Position, immer in einer festen Beziehung in Bezug auf die Y-Richtung gehalten, wie in Fig. 1 gezeigt wird. Deshalb kann jede Änderung der bei dem gegenwärtigem Expositionsvorgang eingenommenen Position der Ausrichtungsmarke im Vergleich zu der bei dem vorhergehenden Expositionsvorgang eingenommenen Position aus der Änderung der relativen Position der Marke gegenüber dem entsprechenden Detektor erfaßt werden.The dimensions of each chip on a wafer may be changed as a result of the shape change of the wafer caused by the temperature change, the heat treatment of the wafer or other influences. If the size of the chip on the wafer changes, an error or difference occurs between the actual chip size and the electron beam pattern recording area within which the pattern recording should be carried out according to the preset pattern recording data. If such an error or difference occurs, it is not possible to correctly draw a desired circuit pattern in each chip. Such a problem can be eliminated by the invention. Namely, any change (the amount of change) in the size of each chip on the wafer resulting from the shape change of the wafer can be determined by detecting the change in the position of an alignment mark corresponding to that chip in the coordinate system. That is, the sensors or detectors for detecting the alignment marks are always kept in a fixed relationship with respect to the Y direction in terms of their position, as shown in Fig. 1. Therefore, any change in the position of the alignment mark taken in the current exposure process compared to the position taken in the previous exposure process can be detected from the Change in the relative position of the mark compared to the corresponding detector can be detected.

Im Hinblick auf die X-Richtung, kann der Fehler auf der Grundlage einer Änderung des Intervalls zwischen den Ausrichtungsmarken benachbarter Chips in einer sich in X- Richtung erstreckenden Reihe erfaßt werden.With respect to the X direction, the error can be detected based on a change in the interval between the alignment marks of adjacent chips in a row extending in the X direction.

Eine Serie von im vorangehenden beschriebenen Operationen wird unter dem Einfluß der in Fig. 1 gezeigten Steuervorrichtung CAD durchgeführt, wobei die Abfolge vorbereitend in der Steuervorrichtung CAD als Software gespeichert ist.A series of operations described above is carried out under the influence of the control device CAD shown in Fig. 1, the sequence being preliminarily stored in the control device CAD as software.

Die Position auf dem Wafer, die mit dem Elektronenstrahlenbündel bestrahlt wird, wird entsprechend der so erfaßten Größenänderung eines jeden Chips korrigiert. Genauer gesagt, wird bei Berücksichtigung des Ausmaßes der im vorangehenden beschriebenen Änderung und der Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers WF die Achse eines von einer entsprechenden Elektronenstrahlen-Quelle emittierten Elektronenstrahlenbündels unter Verwendung von Ablenkelektroden X1, X2, Y1 und Y2 abgelenkt, um die Position der Bestrahlung mit dem Strahlenbündel zu ändern.The position on the wafer irradiated with the electron beam is corrected in accordance with the thus detected size change of each chip. More specifically, taking into account the amount of change described above and the moving speed of the wafer WF, the axis of an electron beam emitted from a corresponding electron beam source is deflected using deflection electrodes X1, X2, Y1 and Y2 to change the position of irradiation with the beam.

Das Erfassen von Marken läßt sich in diesen Fällen auf verschiedene Weisen erreichen. Dazu können beispielsweise das reflektierte Elektronen erfassende System oder das Sekundärelektronen erfassende System verwendet werden, welche beide aus dem Stand der Technik bekannt sind. Es kann nämlich ein Elektronenstrahlenbündel, beispielsweise von der Elektronenstrahlen-Quelle ES0 auf die Marke M7 geworfen werden und infolge der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlenbündel reflektierte Elektronen und/oder Sekundärelektronen können mittels des Sensors S7 erfaßt werden. Dadurch kann die Position der Marke 7 erfaßt werden. Für einen solchen Sensor 7 ist beispielsweise ein p-n-Übergang eines Halbleiters verwendbar.In these cases, the detection of marks can be achieved in various ways. For example, the reflected electron detection system or the secondary electron detection system can be used, both of which are known from the prior art. Namely, an electron beam, for example from the electron beam source ES0, can be projected onto the mark M7 and electrons and/or secondary electrons reflected as a result of the irradiation with the electron beam can be detected by means of the sensor S7. This allows the position of the mark 7 to be detected. For example, a pn junction of a semiconductor can be used for such a sensor 7.

Es ist zu beachten, daß es im Falle von Markenerfassung unter Verwendung von Elektronenstrahlen nötig ist, die Intensität des Elektronenstrahlenbündels und die Zeit für die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlenbündel so einzustellen, daß das Markenlesen nicht behindert wird.It should be noted that in the case of mark detection using electron beams, it is necessary to adjust the intensity of the electron beam and the time for irradiation with the electron beam so that the mark reading is not hindered.

Falls gewünscht wird, mehrere Marken gleichzeitig zu erfassen, ist ein Bestrahlen der Marken mit einem Elektronenstrahlenbündel zu verschiedenen Zeiten vorzuziehen, so daß diese Marken zu verschiedenen Zeiten erfaßt werden. Indem so verfahren wird, kann das Bestrahlen einer Marke mit einem Elektronenstrahlenbündel leicht von dem Bestrahlen anderer Marken mit einem Elektronenstrahlenbündel unterschieden werden, und deshalb kann die Vielzahl der Marken mittels einer einzigen Signalverarbeitungsvorrichtung erfaßt werden.If it is desired to detect a plurality of marks simultaneously, it is preferable to irradiate the marks with an electron beam at different times so that these marks are detected at different times. By doing so, the irradiation of one mark with an electron beam can be easily distinguished from the irradiation of other marks with an electron beam, and therefore the plurality of marks can be detected by means of a single signal processing device.

Fig. 2A ist eine Teilunteransicht, die ein Beispiel für einen bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendbaren Elektronenstrahlen emittierenden Kopf MP zeigt. In Fig. 2A ist eine Elektronenstrahlen emittierende Quelle, nämlich ein Elektronen emittierendes Element, dargestellt. Fig. 2B und 2C sind jeweils Schnittansichten, die jeweils entlang einer Linie B-B und einer Line C-C in Fig. 2A gemacht wurden.Fig. 2A is a partial bottom view showing an example of an electron beam emitting head MP usable in the embodiment of Fig. 1. In Fig. 2A, an electron beam emitting source, namely an electron emitting element, is shown. Figs. 2B and 2C are sectional views taken along a line B-B and a line C-C in Fig. 2A, respectively.

In Fig. 2A bis 2C bezeichnet ein Bezugszeichen GL eine isolierende Grundplatte, die beispielsweise aus Glas, Keramik, Kristall oder anderen gebildet ist. Auf der Unterseite der Grundplatte GL sind eine Anzahl von Elektronenstrahlen emittierenden Quellen, von denen eine jede dem Oberflächenleitungstyp angehört, vorhanden und in einer sich in der Richtung der Linie B-B in Fig. 2A erstreckenden Reihe angeordnet. Jede Elektronenstrahlen emittierende Quelle enthält einen hochohmigen Dünnfilm RS und Elektroden D1 und D2, die auf der Unterseite der GL gebildet sind. Der hochohmige Dünnfilm RS kann beispielsweise gebildet werden, indem ein Metall-Dünnfilm, wie beispielsweise Pt, Au, Mo, C, Pd oder andere, oder ein Metalloxid-Dünnfilm, wie beispielsweise SnO&sub2;, In&sub2;0&sub3;, Ti0 oder andere, bei hoher Temperatur elektrisch erregt wird, um dadurch einen Bruch der Filmstruktur zu verursachen. Die Dicke des hochohmigen Dünnfilms RS liegt beispielsweise in einer Größenordnung von 10 bis 1000 nm (100-10000 Å), und sein Widerstand liegt beispielsweise in einer Größenordnung von einigen kΩ (Kiloohm) bis einigen hundert MΩ (Megaohm). Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, sind die Elektroden D1 und D2 an einander hinsichtlich der Richtung der Linie C-C in Fig. 2A entgegengesetzten Enden des hochohmigen Dünnfilms RS angeschlossen. Jede der Elektroden D1 und D2 kann eine gewöhnliche Dünnfilm-Elektrode umfassen, die beispielsweise aus einem Metall, wie Pt, Au, Ag oder anderen, hergestellt ist.In Fig. 2A to 2C, a reference character GL denotes an insulating base plate formed of, for example, glass, ceramic, crystal or others. On the underside of the base plate GL, a number of electron beam emitting sources, each of which is of the surface conduction type, are provided and in a row extending in the direction of line BB in Fig. 2A. Each electron beam emitting source includes a high-resistance thin film RS and electrodes D1 and D2 formed on the bottom of the GL. The high-resistance thin film RS can be formed, for example, by electrically exciting a metal thin film such as Pt, Au, Mo, C, Pd or others, or a metal oxide thin film such as SnO₂, In₂O₃, TiO or others at high temperature to thereby cause a break in the film structure. The thickness of the high-resistance thin film RS is, for example, on the order of 10 to 1000 nm (100-10000 Å), and its resistance is, for example, on the order of several kΩ (kiloohms) to several hundred MΩ (megaohms). As shown in the drawings, the electrodes D1 and D2 are connected to opposite ends of the high-resistance thin film RS with respect to the direction of the line CC in Fig. 2A. Each of the electrodes D1 and D2 may comprise an ordinary thin film electrode made of, for example, a metal such as Pt, Au, Ag or others.

Auf der Unterseite der Grundplatte GL ist eine elektrisch isolierende Schicht IS ausgebildet, die vorgesehen ist, um die Grundplatte GL sowie die Elektroden D1 und D2 mit Ausnahme des Abschnitts unterhalb des hochohmigen Dünnfilms RS zu bedecken. Die isolierende Schicht, kann beispielsweise aus SiO&sub2;, SiN, Si&sub3;N&sub4;, AlN, BN oder anderen gemacht sein. Auf der Unterseite der isolierenden Schicht IS sind ein Paar Ablenkelektroden X1 und X2 und ein weiteres Paar Ablenkelektroden Y1 und Y2 vorhanden, die sich im Hinblick auf den hochohmigen Dünnfilm RS parallel zur Richtung der Linie B-B und zur Richtung C-C erstrecken. Jede dieser Ablenkelektroden kann aus einem ähnlichen Material wie die Elektrode D1 oder D2 hergestellt sein.On the underside of the base plate GL, an electrically insulating layer IS is formed, which is intended to cover the base plate GL and the electrodes D1 and D2 except for the portion below the high-resistance thin film RS. The insulating layer may be made of, for example, SiO₂, SiN, Si₃N₄, AlN, BN or others. On the underside of the insulating layer IS, there are a pair of deflection electrodes X1 and X2 and another pair of deflection electrodes Y1 and Y2, which extend parallel to the direction of the line BB and the direction CC with respect to the high-resistance thin film RS. Each of these deflection electrodes may be made of a similar material as electrode D1 or D2.

S9 und S10 (Fig. 2B) bezeichnen die im vorangehenden beschriebenen Photosensoren oder Elektronensensoren. Ein zusätzliches Paar von Sensoren kann in Y-Richtung vorhanden sein. Alternativ dazu, kann eine Vielzahl von Sensoren ringförmig angeordnet sein. Auf jeden Fall ist dadurch, daß die Sensoren mit einer Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle in Form einer Einheit vorhanden sind, sichergestellt, daß die Sensoren und die Elektronenstrahlen erzeugende Quelle hinsichtlich der Position in einer festen Beziehung gehalten werden, wodurch Verbesserungen bei der Erfassungsgenauigkeit sichergestellt werden. Wenn Photosensoren verwendet werden, kann vorzugsweise eine Ausrichtungs-Lichtquelle LP in den Kopf MB eingebaut sein, wie in Fig. 2C dargestellt ist. Wenn ein Festkörper-Element, wie beispielsweise eine Leuchtdiode oder etwas anderes, als die Lampe LP verwendet wird, kann es mit Hilfe der Halbleiter- Herstellungstechnologie oder den Dick/Dünnfilm- Herstellungstechniken, gleichzeitig mit der Bildung der Elektronenstrahlen-Quelle, der Sensoren und ähnlichem gebildet werden.S9 and S10 (Fig. 2B) denote the photosensors or electron sensors described above. An additional pair of sensors may be provided in the Y direction. Alternatively, a plurality of sensors may be arranged in a ring. In any case, by providing the sensors with an electron beam generating source as a unit, it is ensured that the sensors and the electron beam generating source are kept in a fixed positional relationship, thereby ensuring improvements in detection accuracy. When photosensors are used, an alignment light source LP may preferably be built into the head MB as shown in Fig. 2C. When a solid-state element such as a light-emitting diode or other is used as the lamp LP, it can be formed using the semiconductor manufacturing technology or the thick/thin film manufacturing techniques, simultaneously with the formation of the electron beam source, sensors and the like.

Im Falle, daß eine Ultraviolett-Lichtquelle oder eine Tief-UV-Lichtquelle als die Lichtquelle LP verwendet wird, kann sie auch für die Anregung eines auf die Oberfläche des Wafers WF aufgebrachten Resists WR verwendet werden. Falls die Anregung vor der Elektronenstrahlenexposition vorgenommen wird, wird auf der Oberfläche des Resists WR ein dünne, unlösliche Schicht gebildet, und die Eigenschaft der Unlöslichkeit einer solchen Schicht wird infolge der Elektronenstrahlenexposition gesteigert. Dementsprechend ist es, indem so verfahren wird, möglich, das Verhältnis der Filmdicke zur Breite einer auf den Wafer gezeichneten Linie zu erhöhen. Demzufolge kann die Empfindlichkeit oder Auflösung (Seitenverhältnis) verbessert werden. Dies ist wünschenswert. Was das Material des Resists WR angeht, kann beispielsweise ein Material "RD2000N" (Handelsbezeichnung), das von Hitachi Kasei Kogyo, Japan, hergestellt wird, verwendet werden. Das Vorhandensein der Lichtquelle LP innerhalb des Aufbaus des Kopf es MB bringt den Vorteil, daß zur Zeit der Bewegung des Kopfes relativ zum Wafer WF eine vorbereitende Exposition erlaubt wird.In case an ultraviolet light source or a deep UV light source is used as the light source LP, it can also be used for the excitation of a resist WR applied to the surface of the wafer WF. If the excitation is carried out before the electron beam exposure, a thin insoluble layer is formed on the surface of the resist WR, and the insolubility property of such a layer is increased due to the electron beam exposure. Accordingly, by doing so, it is possible to increase the ratio of film thickness to the width of a line drawn on the wafer. Consequently, the sensitivity or resolution (aspect ratio) can be improved. This is desirable. As for the material of the resist WR, for example, a material "RD2000N" (trade name) manufactured by Hitachi Kasei Kogyo, Japan can be used. The presence of the light source LP within the structure of the head MB brings the advantage of allowing a preliminary exposure at the time of movement of the head relative to the wafer WF.

Zusätzlich kann das Licht von der Tief-UV-Lichtquelle LP zur Zeit der Exposition auf den Dünnfilm RS (Elektronen emittierender Abschnitt) geworfen werden. Dadurch wird die Anzahl der emittierten Elektronen erhöht. Dies ist wünschenswert. Ferner kann, wenn eine sichtbares Licht liefernde Lichtquelle als die Lichtquelle LP verwendet wird, die Bildung des Dünnfilms RS unter Verwendung von sogenanntem Photokathoden-Material im wesentlichen die gleichen Effekte erzielen. Als solch ein Photokathoden- Material, sind zahlreiche Materialien verwendbar. Beispiele sind: ein Material, das eine Verbindung eines Alkalimetalls mit Ag, Bi oder Sb umfaßt; ein Silber- Cäsium-Material; ein Antimon-Cäsium-Material; ein Wismut- Cäsium-Material; ein Mehrfach-Alkali-Material (eine Verbindung aus Alkalimetallen) und so weiter.In addition, the light from the deep-UV light source LP can be irradiated onto the thin film RS (electron-emitting portion) at the time of exposure. This increases the number of emitted electrons. This is desirable. Furthermore, when a visible light source is used as the light source LP, the formation of the thin film RS using a so-called photocathode material can achieve substantially the same effects. As such a photocathode material, various materials are usable. Examples are: a material comprising a compound of an alkali metal with Ag, Bi or Sb; a silver-cesium material; an antimony-cesium material; a bismuth-cesium material; a multi-alkali material (a compound of alkali metals), and so on.

Jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle kann aus einem Halbleiter-Bauteil gebildet sein, wie es in der US- Patentschrift Nr. 4 259 678 oder der japanischen, offengelegten Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. Sho 54-111 272 offenbart ist. Das Licht von der Lichtquelle LP kann auch nur auf den Dünnfilm RS geworfen werden, wenn ein Muster mit einer relativ großen Linienbreite aufgezeichnet wird.Each electron beam generating source may be formed of a semiconductor device as disclosed in U.S. Patent No. 4,259,678 or Japanese Laid-Open Patent Application Publication No. Sho 54-111272. The light from the light source LP may also be projected only onto the thin film RS when a pattern having a relatively large line width is recorded.

Wie im vorangehenden beschrieben ist, können diese Elektronen erzeugenden Quellen mit Hilfe der Halbleiter- Herstellungstechnologie leicht auf der Grundplatte geschaffen werden, und jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle kann kompakt gemacht werden.As described above, these electron generating sources can be easily created on the base plate by using the semiconductor manufacturing technology, and each electron beam generating source can be made compact.

Fig. 3 ist eine Teilansicht, die ein weiteres Beispiel für einen bei dem Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 verwendbaren Elektronenstrahl-Kopf zeigt.Fig. 3 is a partial view showing another example of an electron beam head usable in the electron beam pattern recording apparatus of the embodiment shown in Fig. 1.

Bei dem Elektronenstrahl-Kopf des Beispiels nach Fig. 3 ist jedes Paar von Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen, wie beispielsweise ES1 und ES2, als eine Einheit einer Strahlen erzeugenden Quellenvorrichtung geschaffen.In the electron beam head of the example of Fig. 3, each pair of electron beam generating sources such as ES1 and ES2 is provided as a unit of a beam generating source device.

Üblicherweise ist eine Elektronenstrahlen erzeugende Quellenvorrichtung in einer Vakuumumgebung angeordnet, um die Effektivität der Elektronenemission zu erhöhen und eine unerwünschte Schwächung der emittierten Elektronen zu verhindern. Bei diesem Beispiel kann die Elektronenstrahlen erzeugende Quellenvorrichtung von einer Vielzahl von Vakuum-Teilkammern umgeben sein, so daß sie im wesentlichen-von der umgebenden Luft isoliert werden kann. Mit dieser Anordnung kann eine große Menge an Elektronen nur mit einem Niederspannungsantrieb emittiert werden. Auch in diesem Fall stellt die zusätzliche Projektion von Licht, wie sie im vorangehenden beschrieben wurde, eine verbesserte Leistungsfähigkeit sicher. Ferner kann zum Zeichnen einer Linie von kleiner Breite nur eine einzige Elektronenstrahlen-Quelle verwendet werden, während mehrere Elektronenstrahlen-Quellen zum Zeichnen einer Linie relativ großer Breite verwendet werden können. Dies ist wirksam, um die Geschwindigkeit beim Aufzeichnen des Musters zu verbessern.Usually, an electron beam generating source device is arranged in a vacuum environment to increase the efficiency of electron emission and to prevent undesirable attenuation of the emitted electrons. In this example, the electron beam generating source device may be surrounded by a plurality of vacuum subchambers so that it can be substantially isolated from the surrounding air. With this arrangement, a large amount of electrons can be emitted with only a low voltage drive. In this case too, the additional projection of light as described above ensures improved performance. Furthermore, only a single electron beam source can be used to draw a line of small width, while multiple electron beam sources can be used to draw a line of relatively large width. This is effective to improve the speed of drawing the pattern.

Auch können eine Fokussierlinse, wie bei FC, und eine Ablenkelektrode, wie bei AD, vorhanden sein.A focusing lens, as in FC, and a deflection electrode, as in AD, may also be present.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 werden eine Vielzahl von Trennwand-Bauteilen, wie bei V1, V2 und V3, verwendet, um eine Vielzahl von Teilkammern zu definieren. Ferner kann eine Vorrichtung vorhanden sein, mittels der in diesen Kammern verschiedene Grade an Vakuum errichtet werden, wobei der Grad an Vakuum von der ersten Kammer zur dritten Kammer hin, der Reihe nach abnimmt. Diese Anordnung ist wirksam, um die Elektronenstrahlen erzeugende Vorrichtung von der Atmosphäre zu isolieren, ohne daß die Größe des Aufbaus zunimmt. Ferner erlaubt es die Verwendung einer Unterdruckspannvorrichtung VC, die den Wafer WF durch Ansaugen hält. Bei diesem Beispiel können die Sensoren S11 und S12 beispielsweise an der Unterseite des Trennwand-Bauteils V1 angebracht sein.In the arrangement according to Fig. 3, a plurality of partition wall members, such as V1, V2 and V3, are used to define a plurality of sub-chambers. Furthermore, a device may be provided by means of which different degrees of vacuum are established in these chambers, the degree of vacuum decreasing sequentially from the first chamber to the third chamber. This arrangement is effective to isolate the electron beam generating device from the atmosphere without increasing the size of the structure. Furthermore, it allows the use of a vacuum chuck VC which holds the wafer WF by suction. In this example, the sensors S11 and S12 may be attached, for example, to the underside of the partition wall member V1.

Fig. 4 ist ein bruchstückartiger Schnitt, der ein weiteres Beispiel für einen bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendbaren Elektronenstrahlen emittierenden Kopf zeigt. Bei dem Beispiel nach Fig. 4 bezeichnet ein Bezugszeichen BG eine Elektronenstrahlen emittierende Quelle, des im vorangehenden beschriebenen Typs. Es wird ebenfalls, wie im vorangehenden beschrieben, ein Elektronenstrahlenbündel EB von der Quelle BG zu einer Wafer-Marke WM emittiert. Dadurch daß die Wafer-Marke WM mit dem Elektronenstrahlenbündel EB bestrahlt wird, werden Sekundärelektronen und/oder reflektierte Elektronen, die in Fig. 1 mit 2E bezeichnet sind, von dem Wafer WF erzeugt. Diese Sekundärelektronen oder reflektierten Elektronen werden von einem oder mehreren Sensoren PNf beispielsweise p-n-Übergängen, empfangen, die auf dem Grundbauteil MB als eine Einheit mit demselben ausgebildet sind. Dadurch wird die Wafer-Marke WM erfaßt.Fig. 4 is a fragmentary sectional view showing another example of an electron beam emitting head usable in the embodiment of Fig. 1. In the example of Fig. 4, a reference character BG denotes an electron beam emitting source of the type described above. Also as described above, an electron beam EB is emitted from the source BG to a wafer mark WM. By irradiating the wafer mark WM with the electron beam EB, secondary electrons and/or reflected electrons, designated 2E in Fig. 1, are generated from the wafer WF. These secondary electrons or reflected electrons are received by one or more sensors PNf, for example pn junctions, mounted on the base member MB as a unit with the same. This detects the wafer mark WM.

Vorzugsweise hat der Sensor auf dem Grundbauteil MB eine solche Position, daß der Sensor Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen 2e wirksam erfassen kann. Darüberhinaus sind bei diesem Ausführungsbeispiel ringförmige Elektroden C1 und C2 seitens des Grundbauteils MP angebracht, um die Wirksamkeit beim Erfassen der Elektronen weiter zu verbessern. Zusätzlich liegt, wie in Fig. 4 dargestellt ist, eine elektrische Spannung Vex zwischen der Elektrode C1 und der Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle BG an, eine elektrische Spannung Vd liegt an der Elektrode C2 an, und eine elektrische Spannung Vc liegt zwischen der Elektronenstrahlen erzeugenden Vorrichtung BG und dem Wafer WF an.Preferably, the sensor on the base member MB has such a position that the sensor can effectively detect secondary electrons or reflected electrons 2e. Furthermore, in this embodiment, ring-shaped electrodes C1 and C2 are provided on the side of the base member MP to further improve the efficiency of detecting the electrons. In addition, as shown in Fig. 4, an electric voltage Vex is applied between the electrode C1 and the electron beam generating source BG, an electric voltage Vd is applied to the electrode C2, and an electric voltage Vc is applied between the electron beam generating device BG and the wafer WF.

Dementsprechend werden, wenn elektrische Spannungen (z. B. Vex = 10-100 V, Vc = 10 kV und Vd = 100 V) angelegt werden, Sekundärelektronen und reflektierte Elektronen 2E wirksam gesammelt und durch den aus einem p-n-Übergang bestehenden Sensor PN erfaßt.Accordingly, when electrical voltages (e.g., Vex = 10-100 V, Vc = 10 kV and Vd = 100 V) are applied, secondary electrons and reflected electrons 2E are effectively collected and detected by the p-n junction sensor PN.

Fig. 5 zeigt ein einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches eine abgewandelte Form des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ist, entsprechendes Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät.Fig. 5 shows an electron beam pattern recording apparatus according to another embodiment of the invention, which is a modified form of the embodiment of Fig. 1.

Gemäß Fig. 5 ist ein Elektronenstrahl-Kopf MB1 mit mehreren Gruppen von Elektronenstrahlen-Quellen versehen, wobei jede Gruppe vier Elektronenstrahlen-Quellen, wie beispielsweise ES1 bis ES4 umfaßt, und einem Chip entspricht. Jede Elektronenstrahlen-Quelle ist mit einer X-Y-Ablenkelektrodenvorrichtung versehen, die der bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendeten ähnlich ist.Referring to Fig. 5, an electron beam head MB1 is provided with several groups of electron beam sources, each group comprising four electron beam sources such as ES1 to ES4 and corresponding to one chip. Each electron beam source is provided with an X-Y deflection electrode device similar to that used in the embodiment of Fig. 1.

Daher können bei diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig und mit der Hilfe der X-Y-Ablenkelektrodenvorrichtung auf die vier Quadrantenbereiche eines jeden der in einer Spalte enthaltenen Chips gemäß dem im wesentlichen gleichen Prinzip wie bei dem Beispiel nach Fig. 1 Muster aufgezeichnet werden. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Geschwindigkeit beim Aufzeichnen des Musters sichergestellt.Therefore, in this embodiment, patterns can be recorded simultaneously and with the aid of the X-Y deflection electrode device on the four quadrant regions of each of the chips included in one column according to substantially the same principle as in the example of Fig. 1. This ensures further improvement in the speed of pattern recording.

Ferner ist der Kopf MB1 mit Ausrichtungsmarken MM ausgebildet, die in einem späteren Stadium mit Wafer- Ausrichtungsmarken WMR, die auf dem Wafer vorhanden sind, unter Verwendung von Lichtprojektion ausgerichtet werden.Further, the head MB1 is formed with alignment marks MM which are aligned at a later stage with wafer alignment marks WMR provided on the wafer using light projection.

Nach Abschluß einer solchen Ausrichtung werden zuerst auf allen Chips in der sich in Y-Richtung erstreckenden und zu dieser Zeit gerade unterhalb des Kopfes MB1 liegenden Spalte Muster aufgezeichnet. Im Hinblick auf die anderen Spalten werden anschließend der Kopf und der Wafer relativ zueinander und diskontinuierlich (Schritt-für- Schritt) bewegt, und ein ähnlicher Ausrichtungsvorgang und der Vorgang des Musteraufzeichnens werden wiederholt.After completion of such alignment, patterns are first recorded on all chips in the column extending in the Y direction and located just below the head MB1 at that time. With respect to the other columns, the head and the wafer are then moved relative to each other and discontinuously (step-by-step), and a similar alignment process and pattern recording process are repeated.

Da ein Wafer WF jedoch üblicherweise eine Kreisform hat, ist es möglich, daß die Wafer-Ausrichtungsmarken WMR nicht für jede der Chip-Spalten in Y-Richtung ausgebildet sind. In einem solchen Fall kann der Elektronenstrahl- Kopf zuerst mit nur einer Spalte im mittleren Abschnitt des Wafers ausgerichtet werden, und sobald dies erreicht ist, können die nachfolgenden Expositionen ohne jegliches Feedback vorgenommen werden. Alternativ dazu, kann der Elektronenstrahl-Kopf zuerst unter Verwendung von auf dem mittleren Abschnitt des Wafers WF ausgebildeten Ausrichtungsmarken WMR ausgerichtet werden, und danach erfolgt das Aufzeichnen des Musters (Exposition) gemäß Fig. 5 nacheinander von links nach rechts. Zu der Zeit, wenn die Expositionen der rechten Hälfte des Wafers abgeschlossen sind, kann der Elektronenstrahl-Kopf nach links umgekehrt werden, und nachdem das Ausrichten, wofür wieder die Marken WMR oder an unbestrahlten Abschnitten des Wafers ausgebildete Ausrichtungsmarken WMR verwendet werden, wiederum abgeschlossen ist, können die Expositionen der verbleibenden Abschnitte der linken Hälfte des Wafers vorgenommen werden.However, since a wafer WF usually has a circular shape, it is possible that the wafer alignment marks WMR are not formed for each of the chip columns in the Y direction. In such a case, the electron beam head may first be aligned with only one column in the central portion of the wafer, and once this is achieved, the subsequent exposures can be made without any feedback. Alternatively, the electron beam head may first be aligned using alignment marks WMR formed on the central portion of the wafer WF, and thereafter the pattern recording (exposure) is carried out as shown in Fig. 5 sequentially from left to right. At the time, when the exposures of the right half of the wafer are completed, the electron beam head can be reversed to the left, and after the alignment, again using the WMR marks or WMR alignment marks formed on unexposed portions of the wafer, is completed, the exposures of the remaining portions of the left half of the wafer can be made.

Ausschließlich zur Erläuterung eines weiteren Ausrichtungs- und Expositionsverfahrens, das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden kann, ist in Fig. 5 ein weiterer mit einem Bezugszeichen MB2 bezeichneter Elektronenstrahl-Kopf zusätzlich dargestellt.Solely for the purpose of explaining another alignment and exposure method that can be used in this embodiment, another electron beam head designated by a reference symbol MB2 is additionally shown in Fig. 5.

In diesem Fall wird der Kopf MB2 anfangs am äußersten linken Abschnitt des Wafers WF positioniert. Zuerst wird eine auf einem Wafertisch vorhandene Marke SM mittels eines Sensors S1 erfaßt, und davon ausgehend wird die Vor-Ausrichtung ausgeführt. Anschließend werden im Zustand der Vor-Ausrichtung Marken M1 und M2 und Sensoren S2 und S3 zum Messen des Ausmaßes der Abweichung hinsichtlich der Position verwendet. Dann wird-zur Zeit der Exposition die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen vorgenommen, wobei die Kompensation der erfaßten die Position betreffenden Abweichung unter Verwendung der Elektroden zum Ablenken in X- und/oder Y-Richtung erfolgt. Für die nächste Spalte werden zuerst Marken M3 in ähnlicher Art und Weise verwendet und eine Abweichung hinsichtlich der Position wird gemessen. Auf der Grundlage des Meßergebnisses werden Expositionen vorgenommen. Für die darauffolgende Spalte werden in gleicher Weise die Messung der Abweichung hinsichtlich der Position und Expositionen vorgenommen. Es können jedoch vor dem Durchführen von Messung und Exposition Marken WML verwendet werden, um noch einmal die Vor-Ausrichtung zu erreichen.In this case, the head MB2 is initially positioned at the leftmost portion of the wafer WF. First, a mark SM provided on a wafer table is detected by a sensor S1, and pre-alignment is carried out based thereon. Then, in the pre-alignment state, marks M1 and M2 and sensors S2 and S3 are used to measure the amount of positional deviation. Then, at the time of exposure, irradiation with electron beams is carried out, and compensation of the detected positional deviation is carried out using the electrodes for deflecting in the X and/or Y directions. For the next column, marks M3 are first used in a similar manner, and a positional deviation is measured. Exposures are made based on the measurement result. For the subsequent column, measurement of positional deviation and exposures are carried out in the same way. However, before carrying out measurement and exposure, marks WML be used to achieve pre-alignment again.

Es besteht die Möglichkeit, daß eine Marke M4 zum Messen der die Position betreffenden Abweichung des der Spalte mit der Marke M4 gegenüberliegenden Elektronenstrahl- Kopfes verwendet wird; in dieser Position wirkt der Kopf, um Expositionen der Bereiche, die mittels der Elektronenstrahlen-Quellen ES und der Ablenkelektroden X1 und X2 abgedeckt werden, zu bewirken; danach wird die Exposition vorgenommen, während der Kopf oder der Wafer kontinuierlich bewegt wird; nachdem die Expositionen der Chips in dieser Spalte abgeschlossen sind, wird der Kopf oder der Wafer an der Position der Marke M5 angehalten; und dann werden die im vorangehenden beschriebenen Vorgänge wiederholt. Dies entspricht einem Zwischenglied zwischen der Step-und-Repeat-Exposition und der Step-und- Scan-Exposition.It is possible that a mark M4 is used to measure the positional deviation of the electron beam head facing the column containing the mark M4; in this position, the head acts to effect exposures of the areas covered by the electron beam sources ES and the deflection electrodes X1 and X2; thereafter, the exposure is carried out while the head or the wafer is continuously moved; after the exposures of the chips in this column are completed, the head or the wafer is stopped at the position of the mark M5; and then the operations described above are repeated. This corresponds to an intermediate link between the step-and-repeat exposure and the step-and-scan exposure.

Die Fig. 6A bis 6D zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, die jeweils abgewandelten Formen des Gerätes des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 entsprechen. Fig. 6A zeigt ein Beispiel, bei dem mehrere Elektronenstrahl-Köpfe MB1 und MB2 vorhanden sind, die dazu gestaltet sind, das Aufzeichnen des Musters jeweils auf der linken Hälfte und der rechten Hälfte eines Wafers WF vorzunehmen. Diese Anordnung erlaubt eine weitere Verbesserung des Durchsatzes.6A to 6D show further embodiments of the invention, each corresponding to modified forms of the apparatus of the embodiment of Fig. 1. Fig. 6A shows an example in which there are a plurality of electron beam heads MB1 and MB2, which are designed to perform pattern recording on the left half and the right half of a wafer WF, respectively. This arrangement allows a further improvement in throughput.

Fig. 6B zeigt ein Beispiel, bei dem Wafer WF1 und WF2 mit kleinerem Durchmesser auf einmal der Exposition unter Verwendung eines einzigen Elektronenstrahl-Kopfes MB unterzogen werden. Auch bei diesem Beispiel kann der Durchsatz signifikant verbessert werden.Fig. 6B shows an example in which smaller diameter wafers WF1 and WF2 are exposed at once using a single electron beam head MB. In this example, too, the throughput can be significantly improved.

Fig. 6C zeigt ein Beispiel, bei dem eine Vielzahl von Elektronenstrahl-Köpfen MB1, MB2 und MB3, von denen ein jeder eine kleine Länge hat, entlang der Y-Richtung angeordnet sind. Dieses Beispiel kann einem Fall, in dem die Herstellung eines langen Kopfes schwierig ist, oder einem Fall, in dem ein Wafer mit großem Durchmesser, der nicht unterhalb von 8 in liegt, verwendet wird, geeignet Rechnung tragen. Wie im vorangehenden beschrieben wurde, ist der Endabschnitt eines Elektronenstrahl-Kopfes üblicherweise mit einem Ausrichtungsmarken erfassenden Abschnitt versehen oder er ist mit einer Verstärkungsstruktur versehen. Dementsprechend sollte bei diesen Beispielen die Vielzahl von Elektronenstrahl-Köpfen MBl bis MB3 vorzugsweise, wie dargestellt, versetzt angeordnet sein.Fig. 6C shows an example in which a plurality of electron beam heads MB1, MB2 and MB3 each having a small length are arranged along the Y direction. This example can suitably accommodate a case in which it is difficult to manufacture a long head or a case in which a large-diameter wafer not less than 8 inches is used. As described above, the end portion of an electron beam head is usually provided with an alignment mark detecting portion or is provided with a reinforcing structure. Accordingly, in these examples, the plurality of electron beam heads MB1 to MB3 should preferably be arranged in a staggered manner as shown.

Fig. 6D zeigt ein Beispiel, bei dem eine Vielzahl von Elektronenstrahlen-Quellen auf einem einzigen Kopf MB gebildet ist, und bei dem diese Elektronenstrahlen- Quellen so angeordnet sind, daß Elektronenstrahlen mit verschiedenen Strahlenbündeldurchmessern emittiert werden. Das heißt, die Elektronenstrahlen-Quellen ES1 und ES2 haben einen großen Durchmesser; die Elektronenstrahlen-Quellen ES3 und ES4 haben einen Durchmesser mittlerer Größe; und die Elektronenstrahlen-Quellen ES5 bis ES8 . . . haben einen kleinen Durchmesser.Fig. 6D shows an example in which a plurality of electron beam sources are formed on a single head MB, and in which these electron beam sources are arranged so that electron beams with different beam diameters are emitted. That is, the electron beam sources ES1 and ES2 have a large diameter; the electron beam sources ES3 and ES4 have a medium diameter; and the electron beam sources ES5 to ES8 . . . have a small diameter.

Üblicherweise werden zuerst die Elektronenstrahlen- Quellen ES5 bis ES8 . . . verwendet, so daß Musterabschnitte mit Ausnahme der Abschnitte mit mittlerer und großer Linienbreite auf den Wafer aufgezeichnet werden. Danach werden unter Verwendung der Elektronenstrahlen- Quellen ES4, ES2 oder anderer die Musterabschnitte mit mittlerer oder großer Linienbreite auf den Wafer aufgezeichnet. Zu der Zeit wird der Kopf oder der Wafer bewegt, um zu gestatten, daß die Musterabschnitte mit einer der verwendeten Elektronenstrahlen-Quelle entsprechenden Linienbreite auf jeden Chip gezeichnet werden.Usually, electron beam sources ES5 to ES8 . . . are used first so that pattern portions except for the medium and large line width portions are recorded on the wafer. Thereafter, using electron beam sources ES4, ES2 or others, the medium or large line width pattern portions are recorded on the wafer. At that time, the head or the wafer is moved to allow the pattern portions to be recorded with one of the electron beam sources used. appropriate line width can be drawn on each chip.

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung der selektiven Verwendung von Elektronenstrahlen-Quellen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Der in Fig. 7 gezeigte Elektronenstrahlen emittierende Kopf ist so aufgebaut, daß eine Wafermarke nicht mittels eines seitens des Kopfes vorhandenen Sensors erfaßt wird, sondern auf der Größe eines von einem Wafer WF aufgenommenen elektrischen Stromes beruhend erfaßt wird.Fig. 7 is a schematic view for explaining the selective use of electron beam sources according to another embodiment of the invention. The electron beam emitting head shown in Fig. 7 is constructed so that a wafer mark is not detected by means of a sensor provided on the side of the head, but is detected based on the magnitude of an electric current received by a wafer WF.

In Fig. 7 bezeichnet ein Bezugszeichen WF einen Wafer, der ein Halbleiter-Material enthält. Eine Vielzahl von Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen BG1 bis BG7, die dazu gestaltet sind, Elektronenstrahlenbündel EB1 bis EB7 zu erzeugen, sind auf einer einzigen und gemeinsamen Grundplatte GL gebildet, die aus einem Glasmaterial, einem Halbleitermaterial, oder anderem gemacht sein kann, wie beispielsweise in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen, Offenlegungsschriften Nr. Sho54-111272 und Nr. Sho56-15529 offenbart ist. Zusätzlich sind eine Wähl-und-Ansteuerungsschaltung BS, die zum selektiven Ansteuern der Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen BG1 bis BG7 vorgesehen ist, eine Steuereinrichtung CC, die zur Steuerung des Gerätes im ganzen vorgesehen ist, und eine Schaltung AS zum Erfassen des aufgenommenen Stromes vorhanden, die zum Erfassen des aufgenommenen elektrischen Stromes gestaltet ist, der als Ergebnis der Bestrahlung mit einem eine Ausrichtungsmarke auf dem Wafer WF erfassenden Elektronenstrahlenbündel verursacht wird. Die Ausrichtungsmarke kann erfaßt werden, indem die Marke auf dem Wafer mit einem Elektronenstrahlenbündel abgetastet wird und eine Änderung des aufgenommenen elektrischen Stromes erfaßt wird, wobei die Änderung durch die Änderung der Oberflächenzusammensetzung an dem Markenabschnitt des Wafers verursacht wird. Eine unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschriebene Elektronenlinsenvorrichtung, eine Ablenkelektrode oder eine Austastelektrode können, falls nötig, vorhanden sein.In Fig. 7, a reference character WF denotes a wafer containing a semiconductor material. A plurality of electron beam generating sources BG1 to BG7 designed to generate electron beams EB1 to EB7 are formed on a single and common base plate GL which may be made of a glass material, a semiconductor material, or others, as disclosed, for example, in Japanese Laid-Open Patent Application Laid-Open Nos. Sho54-111272 and Sho56-15529. In addition, there are provided a selection and driving circuit BS designed to selectively drive the electron beam generating sources BG1 to BG7, a controller CC designed to control the apparatus as a whole, and a consumed electric current detecting circuit AS designed to detect consumed electric current caused as a result of irradiation with an electron beam detecting an alignment mark on the wafer WF. The alignment mark can be detected by scanning the mark on the wafer with an electron beam and detecting a change in the absorbed electrical current, the change being caused by the change in the surface composition at the mark portion of the wafer. An electron lens device described with reference to Figs. 2 and 3, a deflection electrode or a blanking electrode may be provided if necessary.

Bei dem beschriebenen Aufbau sollte, falls Ausrichtungsmarken jeweils an den mit durchgezogenen Linien WM2 und WM6 bezeichneten Positionen auf dem Wafer vorhanden sind, das tatsächliche Schaltungsmuster in dem Bereich zwischen diesen Marken WM2 und MW6 liegen. Dementsprechend werden in einem solchen Fall die Elektronenstrahlenbündel EB3, EB4 und EB5 für das Zeichnen des tatsächlichen Schaltungsmusters gewählt, während die Elektronenstrahlenbündel EB2 und EB6 für das Erfassen der Ausrichtungsmarken gewählt werden. Das Wählen wird in der Wähl-Schaltung BS vorgenommen. Das Wählen erfolgt gemäß voreingestellten Daten, die auf der Grundlage der die Position betreffenden Beziehung zwischen der Grundplatte GL und dem Wafer WF bestimmt werden, und die in der Steuereinrichtung CC gespeichert werden. Die gewählten Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen werden mittels der Wähl-und-Ansteuerungs-Schaltung BS und der Steuereinrichtung CC jeweils zum Zweck des Ausrichtens und zum Zweck des Musteraufzeichnens selektiv gesteuert.In the described construction, if alignment marks are present at the positions indicated by solid lines WM2 and WM6 on the wafer, respectively, the actual circuit pattern should be in the range between these marks WM2 and MW6. Accordingly, in such a case, the electron beams EB3, EB4 and EB5 are selected for drawing the actual circuit pattern, while the electron beams EB2 and EB6 are selected for detecting the alignment marks. The selection is made in the selection circuit BS. The selection is made according to preset data which is determined based on the positional relationship between the base plate GL and the wafer WF and which is stored in the control device CC. The selected electron beam generating sources are selectively controlled by the selection and driving circuit BS and the control device CC for the purpose of alignment and for the purpose of pattern drawing, respectively.

Während des Betriebs werden die Elektronenstrahlenbündel EB2 und EB6 zu den Marken hin emittiert, wodurch Elektronen von dem Wafer WF aufgenommen werden. Die Größe des aufgenommenen elektrischen Stroms wird mittels der Stromerfassungsschaltung AS erfaßt, wodurch die Positionen der Marken WM2 und WM6 bestimmt werden können. Es ist jedoch zu beachten, daß es, wie im vorangehenden beschrieben, wünschenswert ist, die Elektronenstrahlenbündel EB2 und EB6 zu verschiedenen Zeiten zu erzeugen, so daß die Markenerfassungssignale voneinander unterschieden werden können. Auf der Grundlage des Erfassens der Marken, wird der Wafer WF mit Hilfe des Stellabschnittes DM ausgerichtet. Danach werden die Elektronenstrahlenbündel EB3 bis EB5 zum Aufzeichnen des Schaltungsmusters in der Art und Weise, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 1 oder 5 beschrieben wurde, verwendetDuring operation, the electron beams EB2 and EB6 are emitted toward the marks, thereby picking up electrons from the wafer WF. The magnitude of the electric current picked up is detected by the current detection circuit AS, whereby the positions of the marks WM2 and WM6 can be determined. It should be noted, however, that as described above, it is desirable to generate the electron beams EB2 and EB6 at different times so that the mark detection signals can be distinguished from each other. Based on the detection of the marks, the wafer WF is aligned by means of the positioning section DM. Thereafter, the electron beams EB3 to EB5 are used to record the circuit pattern in the manner described with reference to Fig. 1 or 5.

Falls die Ausrichtungsmarken sich dagegen an den mittels gestrichelter Linien WM3 und WM5 gezeigten Positionen befinden, werden die Elektronenstrahlenbündel EB3 und EB5 zum Zwecke des Ausrichtens verwendet, während die Elektronenstrahlenbündel EB4 und/oder die Elektronenstrahlenbündel EB1, EB2, EB6 und EB7 zum Zwecke der Exposition verwendet werden. Genauso werden, falls die Ausrichtungsmarken sich an den mittels der gestrichelten Linien WM1 und WM7 gezeigten Positionen befinden, die Elektronenstrahlenbündel EB1 und EB7 zum Ausrichten verwendet, während die Elektronenstrahlenbündel EB2 bis EB6 für die Exposition verwendet werden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Elektronenstrahlen-Quellen ziemlich frei gewählt werden können. Zum Beispiel ist, während bei diesem Ausführungsbeispiel die Elektronenstrahlen-Quelle BG6 als eine ein der Ausrichtung dienendes Strahlenbündel ausstrahlende Quelle gewählt wird, wenn die Ausrichtungsmarke WM verwendet wird, die Wahl nicht auf die Quelle BG6 beschränkt. Es kann nämlich eine benachbarte Elektronenstrahlen-Quelle BG5 oder BG7 gewählt werden.On the other hand, if the alignment marks are located at the positions shown by dashed lines WM3 and WM5, the electron beams EB3 and EB5 are used for the purpose of alignment, while the electron beams EB4 and/or the electron beams EB1, EB2, EB6 and EB7 are used for the purpose of exposure. Similarly, if the alignment marks are located at the positions shown by dashed lines WM1 and WM7, the electron beams EB1 and EB7 are used for alignment, while the electron beams EB2 to EB6 are used for exposure. It should be noted, however, that the electron beam sources can be chosen quite freely. For example, while in this embodiment the electron beam source BG6 is selected as a source emitting an alignment beam when the alignment mark WM is used, the selection is not limited to the source BG6. Namely, an adjacent electron beam source BG5 or BG7 may be selected.

Bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen wurde die Erfindung in einer Ausführungsform eines Musteraufzeichnungsverfahrens beschrieben, bei dem ein Muster durch rasterförmiges Führen und EIN-AUS-Steuerung eines Elektronenstrahls, der dabei unter Verwendung von Ablenkvorrichtungen abgelenkt wird, ein Muster auf jeden einem Wafer aufgezeichnet wird. Als nächstes soll eine Beschreibung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgen, gemäß der die Erfindung auf ein weiteres Musteraufzeichnungsverfahren angewendet wird, das sich von dem der vorangehenden Ausführungsbeispiele unterscheidet.In the foregoing embodiments, the invention has been described in an embodiment of a pattern recording method in which a pattern is recorded on each a wafer. Next, a description will be given of another embodiment of the invention, according to which the invention is applied to another pattern recording method different from that of the preceding embodiments.

Es sei nun auf die Fig. 8 und 9 verwiesen, in denen ein einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechendes Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät gezeigt ist. In diesen Figuren ist mit 1 ein Wafer bezeichnet, mit 2 eine Elektronenquellen-Vorrichtung mit einer Vielzahl von Elektronenquellen, die eindimensional angeordnet sind, um eine Anordnung von Elektronenquellen zu schaffen, und mit 4 ein Elektronenstrahl-Kopf, der die Elektronenquellen-Vorrichtung 2 enthält. Jede Elektronenquelle ist, wenn dies auch nicht in den Figuren gezeigt ist, mit Ablenkvorrichtungen und Detektorvorrichtungen versehen, wie unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben wurde. So hat der Elektronenstrahl-Kopf 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen ähnlichen Aufbau wie der des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel sollten die Elektronenquellen des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorzugsweise in der eindimensionalen Richtung dichter angeordnet sein. Der in Fig. 3 gezeigte aus mehreren Kammern bestehende Aufbau zur Bildung einer Vakuumumgebung für die Elektronenstrahlen-Quellen, kann ähnlich übernommen werden. Auch kann das Erfassen von Sekundärelektronen und/oder reflektierten Elektronen und die selektive Verwendung von mehreren Elektronenstrahlen-Quellen, wie unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben wurde, ähnlich übernommen werden.Referring now to Figs. 8 and 9, there is shown an electron beam pattern recording apparatus according to a seventh embodiment of the invention. In these figures, 1 denotes a wafer, 2 an electron source device having a plurality of electron sources arranged one-dimensionally to form an electron source array, and 4 an electron beam head containing the electron source device 2. Each electron source, although not shown in the figures, is provided with deflection devices and detection devices as described with reference to the embodiment of Fig. 1. Thus, the electron beam head 4 of the present embodiment has a similar structure to that of the embodiment of Fig. 1. However, in this embodiment, the electron sources of the present embodiment should preferably be arranged more densely in the one-dimensional direction. The multi-chamber structure shown in Fig. 3 for forming a vacuum environment for the electron beam sources can be similarly adopted. Also, the detection of secondary electrons and/or reflected electrons and the selective use of multiple electron beam sources as described with reference to Fig. 7 can be similarly adopted.

Dementsprechend soll eine Beschreibung der Funktionsweise des Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerätes des vorliegenden Ausführungsbeispiels für einen Fall erfolgen, in dem es entsprechend einem Musteraufzeichnungsverfahren verwendet wird, das sich von dem bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen verwendeten unterscheidet.Accordingly, a description of the operation of the electron beam pattern recording device of the present embodiment for a case where it is used according to a pattern recording method different from that used in the preceding embodiments.

Nach Abschluß des Ausrichtens, das auf ähnliche Art und Weise, wie unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, vorgenommen wurde, wirkt eine Steuervorrichtung 100 (die der Steuervorrichtung CAD nach Fig. 1 entspricht), um einen (später zu beschreibenden) Schrittmotor PM zu betätigen, um ihn dazu zu veranlassen, den Kopf 4 so zu bewegen, daß der Kopf 4 gegenüber der X-Richtung um einen vorbestimmten Winkel R geneigt ist. Der Winkel R wird vorbereitend entsprechend einer Gleichung "RM = sin&supmin;¹ (d/kD)", wobei k > 1 ist, bestimmt, wobei die Gleichung dazu vorgesehen ist, einen Bezugswert zu bestimmen, wie im folgenden ausführlicher beschrieben werden soll. Der Winkel R wird in der Steuervorrichtung 100 gespeichert.After completion of the alignment, which has been carried out in a similar manner as described with reference to the first embodiment, a controller 100 (corresponding to the controller CAD of Fig. 1) operates to operate a stepping motor PM (to be described later) to cause it to move the head 4 so that the head 4 is inclined to the X direction by a predetermined angle R. The angle R is preliminarily determined according to an equation "RM = sin-1 (d/kD)", where k > 1, which equation is intended to determine a reference value as will be described in more detail below. The angle R is stored in the controller 100.

Um ein Muster 3 auf einen Wafer 1 aufzuzeichnen, wird der Wafer 1 mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung der X- Achse bewegt. Zu dieser Zeit wird der Elektronenstrahl- Kopf 4, d. h. die Elektronenquellen-Vorrichtung 2 so angeordnet, daß die Richtung der eindimensionalen Anordnung der Elektronenquellen der Elektronenquellen- Vorrichtung 2 einen Winkel R mit der Richtung der X- Achse, d. h. der Bewegungsrichtung des Wafers 1, einschließt. Wenn die Breite eines jeden Elektronen emittierenden Abschnitts der Elektronenquellen- Vorrichtung 2 mit d bezeichnet wird und der Abstand zwischen den Elektronenquellen mit D bezeichnet wird, dann kann der Winkel R folgendermaßen ausgedrückt werden:In order to record a pattern 3 on a wafer 1, the wafer 1 is moved at a constant speed in the direction of the X-axis. At this time, the electron beam head 4, i.e. the electron source device 2, is arranged so that the direction of the one-dimensional arrangement of the electron sources of the electron source device 2 forms an angle R with the direction of the X-axis, i.e. the direction of movement of the wafer 1. If the width of each electron emitting section of the electron source device 2 is denoted by d and the distance between the electron sources is denoted by D, then the angle R can be expressed as follows:

R = sin&supmin;¹(d/D) (1)R = sin⊃min;¹(d/D) (1)

Jedoch in Anbetracht der Möglichkeit von später zu beschreibendem korrigiertem Musteraufzeichnen, wird der Winkel gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:However, considering the possibility of corrected pattern recording to be described later, the angle is determined according to the following equation:

RM = sin&supmin;¹(d/kD)RM = sin⊃min;¹(d/kD)

wobei k > 1.where k > 1.

Während der Wafer 1 auf die beschriebene Art und Weise bewegt wird, werden von den Elektronenquellen Elektronen zu gewünschten Zeiten emittiert, wodurch ein Muster, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, gebildet wird. Die Zeiteinteilung der Elektronenemission kann in der im vorangehenden beschriebenen Art und Weise bestimmt werden.While the wafer 1 is moved in the manner described, electrons are emitted from the electron sources at desired times, thereby forming a pattern as shown in Fig. 3. The timing of the electron emission can be determined in the manner described above.

In der Seitenansicht von Fig. 9, die die Beziehung hinsichtlich der Position zwischen der Elektronenquellen- Vorrichtung 2 und dem Wafer 1 zeigt, bezeichnet ein Bezugszeichen 6 einen Elektronen emittierenden Abschnitt; ein Bezugszeichen 5 bezeichnet von dem Elektronen emittierenden Abschnitt emittierte Elektronen; ein Bezugszeichen ST bezeichnet einen Wafertisch; ein Bezugszeichen SD bezeichnet eine Wafertisch-Stellvorrichtung.In the side view of Fig. 9 showing the positional relationship between the electron source device 2 and the wafer 1, a reference numeral 6 denotes an electron emitting section; a reference numeral 5 denotes electrons emitted from the electron emitting section; a reference numeral ST denotes a wafer table; a reference numeral SD denotes a wafer table actuator.

Da der Kopf 4, wie in Fig. 9 am besten zu sehen ist, nahe bei oder in nächster Nähe zu dem Wafer 1 angeordnet ist, hat jedes Bildelement des in beschriebener Art und Weise auf dem Wafer 1 gebildeten Musters 3 im wesentlichen die gleiche Größe wie jeder Elektronen emittierende Abschnitt 6. Ferner ist die Elektronenquellen-Vorrichtung so angeordnet, daß sie die Gleichung (1') erfüllt, die im folgenden dargelegt werden soll. Dementsprechend wird zwischen einer von einer Elektronenquelle gezeichneten Linie und einer von einer benachbarten oder nächsten Elektronenquelle gezeichneten Linie kein Zwischenraum gebildet. Der Winkel R zwischen der Bewegungsrichtung des Wafers 1 und der Richtung der eindimensionalen Anordnung der Elektronenquellen der Elektronenquellen-Vorrichtung 2 wird gemäß der Gleichung (1') bestimmt, die im folgenden dargelegt werden soll.Since the head 4 is arranged close to or in close proximity to the wafer 1, as best seen in Fig. 9, each picture element of the pattern 3 formed on the wafer 1 in the manner described has substantially the same size as each electron emitting portion 6. Furthermore, the electron source device is arranged so as to satisfy the equation (1') to be set forth below. Accordingly, a line drawn by one electron source and a line drawn by an adjacent or next The angle R between the direction of movement of the wafer 1 and the direction of the one-dimensional arrangement of the electron sources of the electron source device 2 is determined according to the equation (1') to be set forth below.

Der Winkel R wird unter Verwendung einer Dreh- Codiereinrichtung gemessen, und auf der Grundlage der das Meßergebnis betreffenden Informationen steuert die Steuervorrichtung CPU (100) den Schrittmotor PM, der oberhalb der Elektronenquellen-Vorrichtung vorhanden ist, so, daß die Elektronenquellen-Vorrichtung mit Betätigung des Schrittmotors PM um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird. Dadurch wird der Elektronenstrahl-Kopf 4 in seine korrekte Winkelposition gebracht.The angle R is measured using a rotary encoder, and based on the information concerning the measurement result, the control device CPU (100) controls the stepping motor PM provided above the electron source device so that the electron source device is rotated by a predetermined angle with the operation of the stepping motor PM. This brings the electron beam head 4 into its correct angular position.

Die Zentraleinheit CPU 100 ist auch zur Steuerung der Bewegung des Wafertisches ST mittels der Tisch- Stellvorrichtung SD wirksam.The central unit CPU 100 is also effective for controlling the movement of the wafer table ST by means of the table actuator SD.

Wie unter Bezugnahme auf einige der vorangehenden Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, verursacht die sich aus der Temperaturänderung, der Wärmebehandlung oder anderen Bearbeitungen ergebende Formänderung eines Wafers einen Fehler hinsichtlich der Vergrößerung beim Aufzeichnen des Musters. Das vorliegende Ausführungsbeispiel erlaubt auch eine Korrektur eines solchen Fehlers der Vergrößerung (Bereich) beim Aufzeichnen des Musters gemäß voreingestellter Schaltungsmuster-Daten.As described with reference to some of the foregoing embodiments, the shape change of a wafer resulting from the temperature change, heat treatment or other processing causes an error in the magnification when the pattern is recorded. The present embodiment also allows correction of such an error in the magnification (area) when the pattern is recorded according to preset circuit pattern data.

Eine Änderung der Größe eines jeden Chips, d. h. eine Änderung der Position desselben in Bezug auf das X-Y- Koordinatensystem, läßt sich auf die Art, wie sie unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben wurde, erfassen. Entsprechend der erfaßten Änderung der Position in Bezug auf das X-Y- Koordinatensystem wird beispielsweise der Neigungswinkel der Elektronenquellen-Anordnung 2 nach Fig. 8 oder die Zeiteinteilung der Elektronenemission von der Elektronenquellen-Vorrichtung 2 eingestellt, wodurch die Vergrößerung korrigiert werden kann. Einzelheiten der Art und Weise der Einstellung sollen im folgenden beschrieben werden.A change in the size of each chip, ie a change in its position with respect to the XY coordinate system, can be detected in the manner described with reference to the embodiment of Fig. 1. According to the detected By changing the position with respect to the XY coordinate system, for example, the inclination angle of the electron source device 2 shown in Fig. 8 or the timing of electron emission from the electron source device 2 is adjusted, whereby the magnification can be corrected. Details of the manner of adjustment will be described below.

Die Komponente in der Richtung der Y-Achse nach Fig. 8, d. h. die Komponente in der zur Bewegungsrichtung des Wafers 1 senkrechten Richtung, kann durch Feineinstellen des Winkels e korrigiert werden, den die Richtung der Anordnung der Elektronenquellen mit der X-Ache einschließt.The component in the Y-axis direction of Fig. 8, i.e. the component in the direction perpendicular to the direction of movement of the wafer 1, can be corrected by finely adjusting the angle e that the direction of the arrangement of the electron sources makes with the X-axis.

Falls der Winkel R ausgedrückt wird durch:If the angle R is expressed by:

R = sin&supmin;¹(d/D)R = sin⊃min;¹(d/D)

wie in Gleichung (1) im vorangehenden dargestellt wurde, ist das Muster, das durch die Elektronenstrahlen aufgezeichnet werden kann, so, wie in Fig. 14A gezeigt ist. Daraus ist zu ersehen, daß die gebildeten Punkte gemäß Fig. 14B getrennt werden, falls der Neigungswinkel größer als der Winkel R ist. Dementsprechend sollte, um dies zu vermeiden, der Winkel R gleich einem Wert (Bezugswert) gesetzt werden, der nicht größer als "sin&supmin;¹(d/D)" ist.As shown in equation (1) in the foregoing, the pattern that can be recorded by the electron beams is as shown in Fig. 14A. It can be seen that if the inclination angle is larger than the angle R, the dots formed are separated as shown in Fig. 14B. Accordingly, in order to avoid this, the angle R should be set equal to a value (reference value) not larger than "sin⁻¹(d/D)".

Es werde nun beispielsweise angenommen, daß solch ein Winkel RM, der durch die folgende Gleichung gegeben ist, als der Bezugswinkel e verwendet wird:Now, for example, assume that such an angle RM, which is given by the following equation, is used as the reference angle e:

RM = sin&supmin;¹(d/kD) (1')RM = sin⊃min;¹(d/kD) (1')

wobei k > 1.where k > 1.

Da der Abstand zwischen Punkten in diesem Fall d/k beträgt, erhöht sich der Punktabstand auf "d", falls der Winkel R von RM zu RL, mitSince the distance between points in this case is d/k, the point distance increases to "d" if the angle R from RM to RL, with

RL = sin&supmin;¹(d/D),RL = sin⊃min;¹(d/D),

verändert wird. Daher kann ohne Trennung von Punkten der Punktabstand auf ein k-faches vergrößert werden. Auch kann, wenn als der Winkel R ein Winkel RS, mitis changed. Therefore, without separating points, the point distance can be increased to a k-fold. Also, if the angle R is an angle RS, with

RS = sin&supmin;¹(d/k'D)RS = sin⊃min;¹(d/k'D)

wobei k' > k > 1,where k' > k > 1,

verwendet wird, der Punktabstand im Verhältnis k/k' verkleinert werden.is used, the point spacing can be reduced in the ratio k/k'.

Die Korrektur der Komponente in der Richtung der X-Achse, die die Bewegungsrichtung des Wafers 1 ist, wird dagegen durch Feineinstellen der Zeiteinteilung der Elektronenemission von jeder Elektronenquelle und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit v des Wafers 1, vorzugsweise unter Berücksichtigung des Fehlers aufgrund der Feineinstellung des Winkels R, vorgenommen.On the other hand, the correction of the component in the direction of the X-axis, which is the direction of movement of the wafer 1, is made by finely adjusting the timing of the electron emission from each electron source and/or the movement speed v of the wafer 1, preferably taking into account the error due to the fine adjustment of the angle R.

In diesem Fall können, wie bei dem Fall der Komponente in der Richtung der Y-Achse die Punkte so gebildet werden, daß sie sich gemäß Fig. 14C berühren, falls der Takt t = d/v. Falls die Geschwindigkeit beim Aufzeichnen des Musters von "v" auf "v + ΔV" erhöht wird, während ein solcher Takt beibehalten wird, werden die gebildeten Punkte gemäß Fig. 14D getrennt. So kann keine durchgehende Linie gezeichnet werden. In Anbetracht dessen wird als Bezugstakt solch ein Wert tM gewählt, der durch die folgende Gleichung gegeben ist:In this case, as in the case of the component in the Y-axis direction, the dots can be formed so as to touch each other as shown in Fig. 14C if the timing t = d/v. If the speed of recording the pattern is increased from "v" to "v + ΔV" while maintaining such a timing, the formed dots are separated as shown in Fig. 14D. Thus, a continuous line cannot be drawn. In view of this, such a value tM as given by the following equation is selected as the reference timing:

tM = d/kvtM = d/kv

wobei k > 1.where k > 1.

Bei Verwenden eines solchen Taktes tM wird der Punktabstand gleich "d/k". Daher kann, indem beispielsweise der Takt durch Multiplizieren desselben mit "k", verlangsamt wird, oder, indem die Bewegungsgeschwindigkeit v des Wafers durch Multiplizieren derselben mit "1/k" verlangsamt wird, der Punktabstand in der Richtung der X-Achse ohne Trennung von Punkten auf ein k-faches erhöht werden. Auch kann, falls der Takt gegenüber dem Bezugswert tM durch Multiplizieren desselben mit "k/k" beschleunigt wird, oder, falls die Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers durch Multiplizieren derselben mit "k'/k" beschleunigt wird, so daßUsing such a clock tM, the dot pitch becomes "d/k". Therefore, for example, by slowing down the clock by multiplying it by "k", or by slowing down the moving speed v of the wafer by multiplying it by "1/k", the dot pitch in the X-axis direction can be increased to k times without separating dots. Also, if the clock is accelerated from the reference value tM by multiplying it by "k/k", or if the moving speed of the wafer is accelerated by multiplying it by "k'/k", so that

PS = d/k'v,PS = d/k'v,

wobei k' > k > 1,where k' > k > 1,

der Punktabstand in dem Verhältnis k/k' verkleinert werden. So kann durch Einstellen der Anordnung der Elektronenquellen und/oder der Zeiteinteilung der Elektronenemission von den Elektronenquellen auf die im vorangehenden beschriebene Weise eine Formänderung des Wafers in X- und in Y-Richtung ausreichend kompensiert werden.the point pitch can be reduced in the ratio k/k'. Thus, by adjusting the arrangement of the electron sources and/or the timing of the electron emission from the electron sources in the manner described above, a change in the shape of the wafer in the X and Y directions can be adequately compensated.

Gemäß den Fig. 10A, 10B und 11 soll eine Beschreibung eines einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgeräts erfolgen.Referring to Figs. 10A, 10B and 11, a description will be given of an electron beam pattern recording apparatus according to another embodiment of the invention.

In einem Fall, in dem jeder Elektronen emittierende Abschnitt 6 (Fig. 9) kreisförmig ist und die Reihe der eindimensional angeordneten Elektronenquellen um einen Winkel R gegenüber der Bewegungsrichtung X des Wafers geneigt ist, wie in Fig. 8 gezeigt ist, und in dem das Aufzeichnen des Musters so vorgenommen wird, daß die mittels der Elektronenquellen auf dem Wafer gebildeten Punkte sich nicht überlappen, ist das auf dem Wafer l gebildete Muster, das eine zur X-Achse parallele Linie und eine zur Y-Achse parallele Linie umfaßt, so, wie es in Fig. 10A gezeigt ist. So läßt sich kein geradliniges Muster aufzeichnen. Solch ein Problem kann mittels des vorliegenden Ausführungsbeispiels gelöst werden, und ein geradliniges Muster, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, kann mittels des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufgezeichnet werden.In a case where each electron emitting section 6 (Fig. 9) is circular and the row of one-dimensionally arranged electron sources is inclined by an angle R with respect to the moving direction X of the wafer is inclined as shown in Fig. 8 and by performing the pattern recording so that the dots formed on the wafer by the electron sources do not overlap, the pattern formed on the wafer 1 comprising a line parallel to the X-axis and a line parallel to the Y-axis is as shown in Fig. 10A. Thus, a straight pattern cannot be recorded. Such a problem can be solved by the present embodiment, and a straight pattern as shown in Fig. 10 can be recorded by the present embodiment.

Eine dies gewährleistende Anordnung von eindimensional angeordneten Elektronenquellen ist in Fig. 11 dargestellt. Gemäß dieser Figur ist ein Elektronen emittierender Kopf 20 mit einer Vielzahl von Elektronenquellen versehen, die jeweils Elektronen emittierende Abschnitte EB1 bis EB6 aufweisen.An arrangement of one-dimensionally arranged electron sources ensuring this is shown in Fig. 11. According to this figure, an electron-emitting head 20 is provided with a plurality of electron sources, each of which has electron-emitting sections EB1 to EB6.

Wie in dieser Fig. gezeigt ist, hat jeder Elektronen emittierende Abschnitte eine quadratische Form.As shown in this figure, each electron-emitting section has a square shape.

Das in Fig. 11 gezeigte X-Y-Koordinatensystem entspricht dem Koordinatensystem des Wafers 1 gemäß Fig. 8. Auch bei diesem Beispiel ist die Richtung, entlang der die Elektronenquellen eindimensional angeordnet sind, um einen Winkel R gegenüber der Bewegungsrichtung des Wafers (Richtung der X-Achse) geneigt. Der Wert des Winkels e ist gemäß der im vorangehenden dargelegten Gleichung (1) ähnlich gegeben. Jedoch hat, wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, jeder Elektronen emittierende Abschnitt eine quadratische Form, wobei eine Seite zur Bewegungsrichtung des Wafers (Richtung der X-Achse) parallel ist. Der restliche Teil des Aufbaus und die Wirkungsweise sind dem Aufbau und der Wirkungsweise des unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschriebenen Ausführungsbeispiels ähnlich.The XY coordinate system shown in Fig. 11 corresponds to the coordinate system of the wafer 1 shown in Fig. 8. Also in this example, the direction along which the electron sources are arranged one-dimensionally is inclined by an angle R with respect to the moving direction of the wafer (X-axis direction). The value of the angle e is similarly given according to the equation (1) set forth above. However, as can be seen from Fig. 11, each electron emitting section has a square shape with one side parallel to the moving direction of the wafer (X-axis direction). The remaining part of the structure and operation are the same as in the The structure and mode of operation are similar to the embodiment described with reference to Figs. 8 and 9.

Es soll jedoch besonders die Art und Weise der Aufzeichnung eines Musters P mit Bildelementen 21 bis 25 gemäß Fig. 11 beschrieben werden.However, the manner of recording a pattern P with picture elements 21 to 25 according to Fig. 11 will be described in particular.

Nach Abschluß des Ausrichtens zwischen dem Elektronenstrahl-Kopf und dem Wafer wird der Wafer zuerst mit konstanter Geschwindigkeit v in Richtung der negativen X- Achse bewegt. Nun wird angenommen, daß die Zeit, zu der eine dem Bildelement 21 entsprechende Position auf der Waferoberfläche gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB1 kommt, mit t1 bezeichnet ist, die Zeit, zu der ein dem Bildelement 22 entsprechender Oberflächenabschnitt des Wafers gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB1 kommt, mit t2 bezeichnet ist, die Zeit, zu der ein dem Bildelement 23 entsprechender Oberflächenabschnitt des Wafers gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB1 kommt, mit t3 bezeichnet ist, die Zeit, zu der ein dem Bildelement 24 entsprechender Oberflächenabschnitt des Wafers gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB2 kommt, mit t4 bezeichnet ist, und daß die Zeit, zu der ein dem Bildelement 25 entsprechender Oberflächenabschnitt des Wafers gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB3 kommt, mit t5 bezeichnet ist. Dann kann, indem die Elektronenemission so gesteuert wird, daß zu den Zeiten t1, t2 und t3 von dem Elektronen emittierenden Abschnitt EB1 Elektronen emittiert werden, daß zu der Zeit t4 von dem Elektronen emittierenden Abschnitt EB2 Elektronen emittiert werden, und daß zu der Zeit t5 von dem Elektronen emittierenden Abschnitt EB3 Elektronen emittiert werden, das Muster P, wie es in Fig. 11 dargestellt ist, auf den Wafer gezeichnet werden.After completing the alignment between the electron beam head and the wafer, the wafer is first moved at a constant speed v in the direction of the negative X-axis. Now, assume that the time at which a position on the wafer surface corresponding to the picture element 21 comes just under the electron-emitting portion EB1 is denoted by t1, the time at which a surface portion of the wafer corresponding to the picture element 22 comes just under the electron-emitting portion EB1 is denoted by t2, the time at which a surface portion of the wafer corresponding to the picture element 23 comes just under the electron-emitting portion EB1 is denoted by t3, the time at which a surface portion of the wafer corresponding to the picture element 24 comes just under the electron-emitting portion EB2 is denoted by t4, and the time at which a surface portion of the wafer corresponding to the picture element 25 comes just under the electron-emitting portion EB3 is denoted by t5. Then, by controlling the electron emission so that electrons are emitted from the electron-emitting section EB1 at times t1, t2 and t3, electrons are emitted from the electron-emitting section EB2 at time t4, and electrons are emitted from the electron-emitting section EB3 at time t5, the pattern P as shown in Fig. 11 can be drawn on the wafer.

In diesem Fall hat jeder Elektronen emittierende Abschnitt eine quadratische Form und ist so angeordnet, daß eine Seite der quadratischen Form parallel zur Bewegungsrichtung des Wafers ist. Dementsprechend kann ein geradliniges Muster mit Abschnitten, die parallel zur X- und Y-Richtung sind, gezeichnet werden.In this case, each electron-emitting section has a square shape and is arranged so that one side of the square shape is parallel to the moving direction of the wafer. Accordingly, a straight-line pattern with sections parallel to the X and Y directions can be drawn.

Unter nochmaliger Verwendung von Fig. 11 soll ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Bei dem gerade beschriebenen Beispiel, werden Elektronen von Elektronenquellen zu Zeiten t1 bis t5 emittiert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine ähnliche Anordnung verwendet. Jedoch wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der kürzeste der Abstände dieser Zeiteinteilungen als Takt verwendet, und unter Verwendung eines solchen Taktes wird die Elektronenemissionszeit für jede Elektronenquelle gezählt.Using Fig. 11 again, another embodiment of the invention will be described. In the example just described, electrons are emitted from electron sources at times t1 to t5. In the present embodiment, a similar arrangement is used. However, in the present embodiment, the shortest of the intervals of these timings is used as a clock, and using such a clock, the electron emission time for each electron source is counted.

Nun werde angenommen, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers v sei, die Größe eines jeden Elektronen emittierenden Abschnitts d sei, und der Abstand zwischen zwei benachbarten Elektronen emittierenden Abschnitten D sei. Dann kann die kürzeste Zeiteinteilung tmin durch die folgende Gleichung gegeben sein:Now, assume that the moving speed of the wafer is v, the size of each electron-emitting section is d, and the distance between two adjacent electron-emitting sections is D. Then the shortest time division tmin can be given by the following equation:

tmin = d/kv (2)tmin = d/kv (2)

wobei k ≥ 1where k ≥ 1

Die gewöhnliche Zeiteinteilung ti kann durch die folgende Gleichung gegeben sein:The usual division of time ti can be given by the following equation:

t&sub1; = (md+nD')/kv (3)t1; = (md+nD')/kv (3)

wobei m und n = 0, 1, 2, 3, where m and n = 0, 1, 2, 3,

Um die gewöhnliche Zeiteinteilung ti unter Verwendung von tmin nach Gleichung (2) als Takt zu zählen, ist es nötig, daß t1/tmin eine ganze Zahl ist.In order to count the usual time division ti using tmin according to equation (2) as a clock, it is necessary that t1/tmin is an integer.

Nämlich, weil Namely, because

Denn, falls Because if

eine ganze Zahl ist, ist der aus Gleichung (4) erhaltbare Wert immer eine ganze Zahl. Daher ist es, falls is an integer, the value obtained from equation (4) is always an integer. Therefore, if

wobei l eine ganze Zahl ist,where l is an integer,

und falls der Abstand D zwischen den Elektronen emittierenden Abschnitten so gesetzt ist, daß: and if the distance D between the electron emitting sections is set such that:

möglich, die gewöhnliche Zeiteinteilung ti unter Verwendung der kürzesten Zeiteinteilung tmin als Takt zu zählen.possible to count the usual time division ti using the shortest time division tmin as a clock.

Mit anderen Worten, kann, indem ein Elektronenquellenaufbau verwendet wird, bei dem der Abstand zwischen den Elektronen emittierenden Abschnitten die vorgenannte Beziehung erfüllt, die Art und Weise des Ansteuerns der Elektronenquellen vereinfacht werden.In other words, by using an electron source structure in which the distance between the electron emitting portions satisfies the above relationship, the manner of driving the electron sources can be simplified.

Gemäß Fig. 12 soll nun eine Beschreibung eines einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgeräts erfolgen. Bei dem Gerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 12 sind mindestens zwei Elektronenquellen-Einheiten vorhanden, von denen eine jede eine Vielzahl von eindimensional angeordneten Elektronenquellen aufweist. In Fig. 12 bezeichnet ein Bezugszeichen 31 eine Anordnung von Elektronenquellen (Elektronenquellen-Einheit), bei der eine Vielzahl von Elektronenquellen eindimensional angeordnet ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11. Ein Bezugszeichen 32, bezeichnet eine weitere Elektronenquellen-Einheit mit dem gleichen Aufbau.A description will now be given of an electron beam pattern recording apparatus according to another embodiment of the invention, referring to Fig. 12. In the apparatus of the embodiment shown in Fig. 12, at least two electron source units are provided, each of which has a plurality of one-dimensional arranged electron sources. In Fig. 12, a reference numeral 31 denotes an arrangement of electron sources (electron source unit) in which a plurality of electron sources are arranged one-dimensionally, as in the embodiment of Fig. 11. A reference numeral 32 denotes another electron source unit having the same structure.

Zum Aufzeichnen des Musters wird der Wafer, wie im Falle des vorangehenden Ausführungsbeispiels, in Richtung der X-Achse bewegt. Die Elektronenquellen-Anordnungen 31 und 32 sind vorbereitend so angeordnet, daß sie Muster 35, 36, 37 und 38 aufzeichnen können, die gezeichnet werden könnten, falls Elektronen emittierende Abschnitte EB22', EB23', EB24' und EB25' mit demselben Abstand wie die Elektronen emittierenden Abschnitte EB11 bis EB15 der Elektronenquellen-Anordnung 31 als eine Anordnung 32' in einer Reihe mit den Elektronen emittierenden Abschnitten der Elektronenquellen-Anordnung 31 angeordnet wären.To record the pattern, the wafer is moved in the X-axis direction as in the case of the previous embodiment. The electron source arrays 31 and 32 are preliminarily arranged so that they can record patterns 35, 36, 37 and 38 which could be drawn if electron emitting portions EB22', EB23', EB24' and EB25' were arranged at the same pitch as the electron emitting portions EB11 to EB15 of the electron source array 31 as an array 32' in line with the electron emitting portions of the electron source array 31.

Bei diesem besonderen Beispiel sind die Elektronenquellen-Anordnungen 31 und 32 so eingestellt, daß die Linie, die von dem Elektronen emittierenden Abschnitt EB15 der Elektronenquellen-Anordnung 31 aufgezeichnet werden kann, und die Linie, die von dem Elektronen emittierenden Abschnitt 21 der Elektronenquellen- Anordnung 32 aufgezeichnet werden kann, einander überlappen, wie aus dem in Fig. 12 dargestellten Muster 34 zu sehen ist. Die (bei 40 gezeigten) aneinanderstoßenden Oberflächen der Elektronenquellen- Anordnungen 31 und 32 sind zu der Richtung, der eindimensionalen Anordnung der Elektronen emittierenden Abschnitte parallel. Deshalb ist es, um diese Elektronenquellen-Anordnungen auf die im vorangehenden beschriebene Weise einzustellen, nur nötig, die Elektronenquellen-Anordnung 32 parallel zu der Grenzfläche 40 zu verschieben, wie durch einen Pfeil 33 in Fig. 12 dargestellt ist. Eine Anordnung der Elektronenquellen-Anordnungen 31 und 32 auf die beschriebene Weise erlaubt, daß die Elektronenquellen- Anordnung 32 eine Linie aufzeichnen kann, die gezeichnet werden könnte, falls die Elektronenquellen-Anordnung 31 eindimensional ausgedehnt oder vergrößert würde, um eine Verlängerung (Elektronenquellen-Anordnung 32') zu schaffen. Mit anderen Worten, die Elektronen emittierenden Abschnitte EB22 bis EB25 der Elektronenquellen-Anordnung 32 entsprechen jeweils den Elektronen emittierenden Abschnitten EB22' bis EB25' der Elektronenquellen-Anordnung 32'. Da die Elektronen emittierenden Abschnitte EB15 und EB21, wie beschrieben, so angeordnet sind, daß sie die gleiche Linie aufzeichnen, kann eine von der Elektronenquellen-Anordnung 31 aufgezeichnete Linie genau mit einer von der Elektronenquellen- Anordnung 32 gezeichneten Linie verbunden werden.In this particular example, the electron source arrays 31 and 32 are set so that the line that can be recorded by the electron emitting portion EB15 of the electron source array 31 and the line that can be recorded by the electron emitting portion EB15 of the electron source array 32 overlap each other, as can be seen from the pattern 34 shown in Fig. 12. The abutting surfaces (shown at 40) of the electron source arrays 31 and 32 are parallel to the direction of the one-dimensional arrangement of the electron emitting portions. Therefore, in order to set these electron source arrays in the manner described above, it is only necessary to set the electron source array 32 parallel to the interface 40 as shown by an arrow 33 in Fig. 12. Arranging the electron source assemblies 31 and 32 in the manner described allows the electron source assembly 32 to record a line that could be drawn if the electron source assembly 31 were one-dimensionally expanded or enlarged to provide an extension (electron source assembly 32'). In other words, the electron emitting portions EB22 to EB25 of the electron source assembly 32 correspond to the electron emitting portions EB22' to EB25' of the electron source assembly 32', respectively. Since the electron emitting portions EB15 and EB21 are arranged to record the same line as described, a line recorded by the electron source assembly 31 can be accurately connected to a line drawn by the electron source assembly 32.

Die beschriebene Anordnung der Elektronenquellen- Vorrichtung ist zur Reduzierung der Anzahl der in einer Einheit (der Anordnung 31 oder 32) enthaltenen Elektronenquellen wirksam. So kann die Ausbeute einer solchen Einheit verbessert werden. Zusätzlich ist es, selbst wenn ein Elektronen emittierender Abschnitt kaputt ist, nicht nötig, die gesamte Elektronenquellen- Vorrichtung zu ersetzen. Jetzt besteht nur die Notwendigkeit, eine solche Einheit mit einem gestörten Elektronen emittierenden Abschnitt zu ersetzen.The described arrangement of the electron source device is effective for reducing the number of electron sources included in one unit (the arrangement 31 or 32). Thus, the yield of such a unit can be improved. In addition, even if an electron emitting section is broken, it is not necessary to replace the entire electron source device. Now there is only the need to replace such a unit with a broken electron emitting section.

Gemäß Fig. 13 soll nun eine Beschreibung eines noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerätes erfolgen.Referring to Fig. 13, a description will now be given of an electron beam pattern recording apparatus according to still another embodiment of the invention.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgerät so aufgebaut, daß der Neigungswinkel R einer Elektronenquellen-Anordnung gegenüber der Bewegungsrichtung eines Wafers ohne Verwendung einer Dreh-Codiervorrichtung überwacht werden kann. Bei einigen im vorangehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Neigungswinkel e unter Verwendung einer Dreh-Codiervorrichtung gemessen. Jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel ist gemäß Fig. 13 eine Elektronenquellen-Einheit, bei der eine Vielzahl von Elektronenquellen 2 eindimensional angeordnet sind, mit einem Halbleiter-Laser 51 und einem Zeilensensor 52 versehen. In dem Halbleiter-Laser 51 ist eine Kollimatorlinse angeordnet. Ein von der Laser-Einheit 51 emittiertes Laser-Strahlenbündel 54 wird auf einen Spiegel 53 mit einer parallel zu einer Bezugsfläche, die die Orientierung des Wafers 1 darstellt, angeordneten Reflexionsfläche geworfen. Das von dem Spiegel 53 reflektierte Laser-Strahlenbündel 54 trifft auf den Zeilensensor 52 auf. Der Zeilensensor 52 erzeugt ein Signal, das einer (nicht gezeigten) Zentraleinheit zugeführt wird, wobei der Winkel R auf der Grundlage der Position des von dem Spiegel 53 zu dem Zeilensensor 52 reflektierten Lichts bestimmt werden kann. Als die die Orientierung des Wafers 1 darstellende Bezugsfläche kann eine Orientierungsebene des Wafers oder anderes verwendet werden.In this embodiment, the electron beam pattern recording apparatus is constructed so that the Inclination angle R of an electron source arrangement with respect to the direction of movement of a wafer can be monitored without using a rotary encoder. In some embodiments described above, the inclination angle e is measured using a rotary encoder. However, in this embodiment, as shown in Fig. 13, an electron source unit in which a plurality of electron sources 2 are arranged one-dimensionally is provided with a semiconductor laser 51 and a line sensor 52. A collimator lens is arranged in the semiconductor laser 51. A laser beam 54 emitted by the laser unit 51 is projected onto a mirror 53 having a reflection surface arranged parallel to a reference surface which represents the orientation of the wafer 1. The laser beam 54 reflected by the mirror 53 strikes the line sensor 52. The line sensor 52 generates a signal which is supplied to a central processing unit (not shown), and the angle R can be determined based on the position of the light reflected from the mirror 53 to the line sensor 52. As the reference surface representing the orientation of the wafer 1, an orientation plane of the wafer or others can be used.

In Übereinstimmung mit dem Konzept des im vorangehenden beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiels kann die Orientierung der Elektronenquellen-Anordnung, die eingenommen wird, wenn der Wafer bewegt wird, überwacht werden. So läßt sich eine Echtzeit-Überwachung erreichen.According to the concept of the present embodiment described above, the orientation of the electron source assembly taken when the wafer is moved can be monitored. Thus, real-time monitoring can be achieved.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die im vorangehenden offenbarten Anordnungen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargelegten Einzelheiten beschränkt, und diese Anmeldung soll solche Abwandlungen oder Veränderungen, die innerhalb des Geltungsbereichs der folgenden Patentansprüche denkbar sind, abdecken.While the invention has been described with reference to the arrangements disclosed above, it is not limited to the details set forth, and this application is intended to cover such modifications or changes that are conceivable within the scope of the following claims.

Claims

1. A charged particle beam device for forming a pattern on a workpiece (WF) comprising a radiation-sensitive material, comprising a plurality of charged particle beam sources (ES0 to ES15) provided on a common base member (MB) and a device (CAD) for controlling the charged particle beam sources (ES0 to ES15), characterized in that the control device (CAD) is adapted to selectively control the charged particle beam sources such that at least one of the charged particle beam sources is used only for pattern drawing, while at least one further charged particle beam source is used only for aligning the charged particle sources and an area of the workpiece on which the pattern is to be drawn.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that each of the sources (ES0 to ES15) of charged particle beams comprises an electron-emitting element of a type which utilizes the emission of electrons from a cold cathode.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized by a detector device (S9, S10) for detecting secondary electrons and/or reflected electrons which are generated by the impact of a beam of charged particles on the workpiece, wherein the alignment based on the detection by the detector device.

4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at least two of the sources of charged particle beams are controlled by the control device (CAD) only for alignment, and the at least two sources of charged particle beams are controlled to generate charged particle beams in temporal succession.

5. An apparatus according to claim 3, characterized by a magnification changing device operative to regulate the predetermined angle and timing of emission of the electron beams and/or the speed of the relative movement to thereby change the magnification of pattern drawing.

6. Apparatus according to claim 3, characterized in that the control device is operable to selectively control the electron beam generating sources to detect magnification of the pattern drawing.

7. An apparatus according to claim 6, characterized in that a calculation device operable in accordance with the detection by the detector device to calculate the magnification of the pattern drawing, and a device for changing the magnification of the pattern drawing in accordance with the result of the calculation made by the calculation device.

8. Device according to claim 1 or 2, characterized by a vacuum partition (V1, V2, V3), an adjusting device (Px, Py, PR) for adjusting the beams from a source generating charged particles and a detector device (S11 to S12) provided on the vacuum partition for detecting charged secondary particles and/or reflected charged particles.

9. An apparatus according to claim 8, characterized in that the vacuum partition has a multi-chamber structure, the degree of vacuum can be increased step by step, and the detector device is arranged in an innermost part where the degree of vacuum is the highest.

10. Device according to claim 8 or 9, characterized in that the detector device contains a p-n junction.

11. Device according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the detector device and/or the beam control device contains a coil, a sensor or an electrode.

12. An apparatus according to claim 5 and any one of claims 6 to 11 when appended to claim 5, characterized in that there are provided timing control means for controlling timing for emission of electron beams from said electron sources and moving means for relatively moving an object on which a pattern is drawn while maintaining a predetermined angle with respect to the arrangement of said electron sources.

13. Device according to claim 12, characterized in that the following relationship is satisfied:

R = sin⊃min;¹(d/kD)

where d is the size of an electron-emitting section of each electron source, D is the interval between adjacent electron sources, and e is the angle between the arrangement direction of the electron sources and the direction of relative motion, and k ≥ 1.